使用反向成像方法的基於模型的輔助特徵放置的製作方法

2023-05-02 12:54:31

專利名稱：使用反向成像方法的基於模型的輔助特徵放置的製作方法
技術領域：
本公開總體上涉及電子設計自動化。更具體地，本公開涉及用於使用反向成像方 法的基於模型的輔助特徵放置的方法和設備。
背景技術：
計算技術的飛速發展使得有可能對數據集每秒執行數萬億次的計算操作，而數據 集有時有萬億字節那麼大。這些發展可以歸因於半導體設計和製造技術的巨大進步，其使 得有可能在單個晶片上集成數千萬的器件。一種此類技術涉及在掩膜布局中放置輔助特徵。注意，輔助特徵可以是印刷式 (例如，超解析度輔助特徵)或非印刷式(例如，次解析度輔助特徵)。在任一情況下，輔 助特徵的目的在於改善掩膜布局上希望印刷在晶片上的圖案的整體工藝窗口(through processwindow)0某些用於放置輔助特徵的傳統技術使用設計規則，其基於特徵寬度和間距參數的 組合來放置輔助特徵以及調整其大小。遺憾的是，在較小的技術節點處，基於規則的方法 可能導致遺漏的或次優的放置輔助特徵和/或確定輔助特徵的尺寸。此外，大型複雜的布 局可能需要大量的設計規則，這可能非常難於管理。而且，設計規則可能會具有過度的限制 性，從而妨礙設計者獲得最佳的器件性能。某些傳統技術使用基於ILT(反向光刻技術)的技術。遺憾的是，傳統的基於ILT 的方法存在多種缺陷。具體地，傳統基於ILT的技術通常不能準確地表示掩膜布局中所有 圖案，不合理地需要大量計算時間和資源，並且導致不對稱的輔助特徵放置。因此，通常希 望能夠在沒有上述缺陷的情況下確定輔助特徵位置。

發明內容
本發明的某些實施方式提供了如下系統和技術，其使用反向成像方法確定在掩膜 布局中放置輔助特徵的位置。具體地，系統可以使用粗灰度圖像來表示掩膜布局，並且可以 通過迭代式修改該灰度圖像來計算反向掩膜場。該系統繼而可以使用此反向掩膜場來確定 輔助特徵位置。注意，此系統通常使用代價函數(cost function)的梯度來引導迭代式修改過程。 在某些實施方式中，如果反向掩膜場經歷光刻過程，則該反向掩膜場可能形成虛像，代價函 數可以表明掩膜布局與虛像之間的差異。在操作期間，系統可以確定空間採樣頻率以對目標掩膜布局進行採樣，其中以空 間採樣頻率對目標掩膜布局進行採樣防止了代價函數的梯度中的空間走樣。接著，系統可 以通過以空間採樣頻率對目標掩膜布局進行採樣來生成反走樣的灰度圖像。系統繼而可以 通過如下方式計算反向掩膜場迭代式地使用代價函數的梯度來修改灰度圖像，以及至少 基於修改的灰度圖像來更新代價函數的梯度。一旦迭代過程結束，則系統就可以至少基於 所計算的反向掩膜場來標識用於放置輔助特徵的位置。
在某些實施方式中，系統可以對反向掩膜場應用形態學算子，以濾波出反向掩膜 場中可能放置輔助特徵的位置處的噪聲。在應用了形態學算子之後，系統繼而可以使用濾 波後的反向掩膜場來標識輔助特徵位置。在某些實施方式中，系統在代價函數的值基本上達到最小值之前終止對灰度圖像 的迭代式修改。具體地，系統可以在固定的迭代次數之後終止對灰度圖像的迭代式修改，和 /或一旦灰度圖像的對比度超過給定閾值就終止對灰度圖像的迭代式修改，和/或使用其 他一些標準來確定何時終止此迭代式修改。


本專利或申請文件包含至少一幅彩圖。根據請求並且支付必要費用後，將由專利 局提供本專利或專利申請的帶有彩圖的公開副本。圖1示出了根據本發明一個實施方式在集成電路的設計與製作中的各個階段；圖2示出了根據本發明一個實施方式的針對兩種不同採樣頻率的中間場 (Z*"Z) (H*M)的頻譜；圖3示出了根據本發明一個實施方式的二進位掩膜和相應的灰度圖像；圖4示出了根據本發明一個實施方式的在八次迭代之後的反向掩膜場；圖5示出了根據本發明一個實施方式如何對反向掩膜場應用形態學算子；圖6給出了示出根據本發明一個實施方式的用於標識放置輔助特徵的位置的過 程的流程圖；圖7示出了根據本發明一個實施方式的計算機系統；以及圖8示出了根據本發明一個實施方式的設備。
具體實施例方式給出下文描述是為了使本領域技術人員能夠製造和使用本發明，並且下文描述是 在特定應用及其需求的上下文中提供的。對於本領域技術人員而言，對所公開實施方式的 各種修改將是易見的，而且在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可以將在此限定的一 般性原理應用於其他實施方式和應用。由此，本發明並不限於所示實施方式，而是按照在此 公開的原理和特徵的最寬範圍。集成電路(IC)設計流程圖1示出了根據本發明一個實施方式在集成電路的設計與製作中的各個階段。該過程通常開始於產品構思(步驟100)，其可以使用利用EDA過程(步驟110)設 計的集成電路來實現。在集成電路被流片(tape-out)(事件140)之後，其可以經過製作過 程(步驟150)和封裝和組裝過程(步驟160)，以產生晶片170。EDA過程(步驟110)包括步驟112-130，以下僅出於示意性目的對其進行描述，其 意圖不在於限制本發明。具體地，可以按照不同於下文所描述順序的順序來執行步驟。在系統設計(步驟112)期間，電路設計者可以描述他們希望實現的功能。他們也 可以進行假設分析(what-if)來細化功能、檢查成本等。在此階段也可以進行硬體_軟體架 構劃分。此步驟中可以使用的Synopsys公司的示例性EDA軟體產品包括Model Architect、 Saber 、System Studio 禾口 Design Ware 。
在邏輯設計與功能驗證(步驟114)期間，可以編寫用於系統內模塊的VHDL或 Verilog代碼，並且可以檢查設計的功能準確性，例如，可以檢查以確保其產生正確的輸 出。此步驟中可以使用的Synopsys公司的示例性eda軟體產品包括vcs .Vera 、
DesignWare , Magel 1 an . Formality , ESP 和 Leda 。在綜合和測試設計(步驟116)期間，VHDL/Verilog可以被轉譯為網表。而 且，該網表可以針對目標技術而優化，並且可以設計和實現測試以檢查成品晶片。此 步驟中可以使用的Synopsys公司的示例性EDA軟體產品包括Design Compiler 、 Physical Compiler 、TestCompiler、Power Compiler 、FPGA Compi 1 er>XetraMAX 和 Design Ware 。在網表驗證(步驟118)期間，可以針對遵守時序約束和與VHDL/Verilog原始碼 的對應性來對網表進行檢查。此步驟中可以使用的Synopsys公司的示例性EDA軟體產品
包括 Formality 、PrimeTime 和 VCS 。在設計規劃(步驟120)期間，可以針對定時和頂層布線來構建和分析晶片的總體 平面布置圖。此步驟中可以使用的Synopsys公司的示例性EDA軟體產品包括Astro 和IC 編譯器廣品。在物理實現(步驟122)期間，可以在布局中定位電路元件(放置)，並且可以電 耦合電路元件(布線)。此步驟中可以使用的Synopsys公司的示例性EDA軟體產品包括 Astro 和IC編譯器產品。在分析和提取(步驟124)期間，可以在電晶體級驗證電路功能，並且可以提取出 寄生效應。此步驟中可以使用的Synopsys公司的示例性EDA軟體產品包括AstroRail 、 PrimeRail、primetime 和 Star-RCXT 。在物理驗證(步驟126)期間，可以檢查設計以確保製造、電氣問題、光刻問題和電 路的正確性。在此步驟中可以使用的Synopsys公司的示例性EDA軟體產品包括Hercules 。在解析度提高(步驟128)期間，可以對布局執行幾何形狀的操控以改善設計的可 製造性。此步驟中可以使用的Synopsys公司的示例性EDA軟體產品包括Proteus/Progen、 ProteusAF 和 PSMGen。在掩膜數據準備(步驟130)期間，可以對設計進行「流片」以產生製作期間所使 用的掩膜。此步驟中可以使用的Synopsys公司的示例性EDA軟體產品包括CATS 系列
女口
廣PR o可以在一個或多個上述步驟中使用某些實施方式。具體地，可以在解析度提高 (步驟128)期間使用某些實施方式。MM在較小的技術節點處，基於規則的輔助特徵(AF)放置變得日益複雜且難於管理。 該事實以及使用定製的發光元件，例如衍射式光學元件，需要一種基於模型的方法，其能夠 有效地探尋AF的求解空間，從而獲得使用規則不容易取得的求解。本發明的某些實施方式 將AF放置問題轉化為反向成像問題。這些實施方式的目的在於合成掩膜場，其通過光學光 刻系統進行成像以產生對於劑量和焦點變化而言都很魯棒的高對比度虛像。
反向問題通常涉及使用像素來參數化求解空間。這些像素通常非常小(5-lOnm)， 導致存儲器爆滿以及對全晶片應用的處理需求。事實上，一個重要問題是對用於反向AF放 置的像素的理論和實踐界限是多少。而且，反向AF放置技術應當快速且魯棒，保持求解中 的對稱性，並且處理所有尺寸的特徵。本發明的某些實施方式解決所有上述關心的問題。反向光刻技術(ILT)光學光刻圖像形成過程可以寫成下式z(x, y) = T{m(x, y)},其中T{ }是霍普金斯成像模型，m(x, y)是輸入掩膜，z(x, y)是輸出虛像。令 z*(x, y)為目標布局。儘管附圖中所示的示例目標掩膜布局是用於觸點，但是ILT通常可 以用於具有任意圖案的任何目標掩膜布局。基於模型的AF放置問題可以公式化為反向成 像問題。反向成像問題的目的在於估算掩膜m(x，y)，使得得到的虛像T{m(x，y)} 「逼真地 (closely)」類似於目標z*(x，y)。期望的虛像與目標圖像的「逼真度(closeness) 」可以基 於兩個圖像之間的距離度量。存在多種方式來公式化反向成像AF放置問題。某些實施方式將反向成像AF放置 問題公式化為代價函數的極值問題，該代價函數表明目標圖像與虛像之間的差異。具體地， 在某些實施方式中，代價函數f給出為 目標是估算掩膜m(x，y)，該掩膜最小化輸出虛像與目標之間的距離的模L2。對於 暗場成像，目標將在觸點區域具有最大值(等於1)，在背景中為零，在所有觸點邊界處為從 零到一的高頻轉變。反向光刻技術嘗試找到逼近上述(高對比度)目標的虛像，並且自動 地結束，將輔助特徵放置在掩膜上。由於認為整個掩膜場是未知的，因此主AF和次AF以及 共享AF都協作地進行綜合，以允許構建糾正(correct-by-construction)複雜的AF配置。 取決於期望的目標，公式(1)中的代價函數也可以被擴展以包括更多目標，諸如最大化圖 像對數斜率、服從AF可印刷性、外形逼真度的0PC、最小化焦點敏感性以獲得更好的工藝窗 口，等等。換言之，本發明不限於使用公式(1)中所示的代價函數。本發明的某些實施方式使用基於像素的參數化來求解反向AF問題。在這些實施 方式中，對m(x，y)，z*(x, y)和z (x, y)進行採樣，以分別獲得NXN離散信號M、Z*和Z。使 用S0CS(相干系統求和)分解，虛像Z給出為 其中，Hj(l彡j彡K)是各個S0CS的核，符號「*」表示數學二維卷積。公式⑴中 示出的1^2模代價函數現在可以重新寫為 其中，「F」是代價函數，Zi可以使用公式⑵來計算。公式⑶中所示的極值問題可 以使用標準最優化技術來求解，諸如梯度下降法、共軛梯度法、擬牛頓法(quasi-Newton)， 等等。注意，由於虛像中的所有像素都對於代價函數有所貢獻，因此自動避免了副瓣印刷問 題。傳統的基於ILT技術存在多種缺陷。首先，傳統技術將目標Z*表示為二進位圖像。因此，傳統技術自然地僅處理那些是採樣間隔的倍數的特徵/跨距(Pitch)。此缺陷在實際 設置中通常不可接受。其次，傳統的基於ILT技術通常使用大約為5-lOnm的非常精細的像 素，這導致存儲器、數據以及計算需求的激增。對用於基於ILT技術所需的像素的基本限制 尚未研究出來。第三，基於ILT技術通常包括執行最優化(利用或不利用正則化)，直到最 優化求解收斂到二進位掩膜。遺憾的是，最優化過程中的每次迭代的代價可能是前向模型 估算的三倍，因此最優化可能需要進行大量的計算。第四，傳統基於ILT的技術通常使用基 於場的仿真，其存在通過採樣和走樣而引入的對稱性相關問題。換言之，傳統基於ILT技術 所產生的AF放置通常不是對稱的，而這是不希望的。解析梯度反向光刻技術通常利用代價函數的梯度來有效地操縱求解空間。梯度可以通過解 析式而不是數值式來計算。如果假設使用NXN矩陣來表示代價函數，則計算代價函數的梯 度的計算複雜度為0(N2)。然而注意，解析式計算梯度的計算複雜度是O(NlogN)。因此，使 用解析式計算梯度可以顯著減小計算梯度所需的計算量。對於未知參數(各個掩膜像素)， 公式(3)中代價函數的解析梯度給出為 現在可以結合最速下降法、共軛梯度法、擬牛頓法或任何優化策略來使用公式(4) 中所示的代價函數的梯度，以得到最優化掩膜求解。注意，每個像素叫表示掩膜傳輸值，其 取決於RET技術(二進位、EPSM、CPL，等等)。因此，最優化問題服從邊界約束，並且可以通 過使用參數變換或梯度投影技術來求解。基於ILT的技術通常使用二進位圖像來表示目標布局。因此，只有那些尺寸恰好 是採樣間隔Ts的倍數的特徵能夠零誤差精確地表示。其餘特徵會存在高達Ts/2的誤差，這 是二進位表示法固有的基本限制。與傳統基於ILT技術形成對比，本發明的某些實施方式防止走樣布局，並且使用 灰度表示法而不是二進位表示法。注意，在公式(2)中，空間圖像Z僅具有上至2* b的頻 率，其中b是光學帶寬，其等於(■ (1+0))/、其中嫩是數值孔徑，o是部分相干因子， 入是光學系統的源的波長。因此，目標掩膜布局Z*中大於2 的頻率永遠不會得到匹配， 可以將其丟棄而不影響確定AF位置的計算的準確度。相應地，在某些實施方式中，首先使用截止頻率為2 b的低通濾波器來對目標布 局z*(x，y)進行頻帶限制，然後對其進行採樣以獲得灰度圖像Z*。注意，現在公式(2)中的 代價函數嘗試匹配頻率信息可能相同的兩個信號。如前面所提到的，將目標掩膜布局表示 為灰度圖像的優點是特徵不再必須是採樣間隔的倍數。換言之，本發明的某些實施方式準 確地表示任意尺寸的跨距和特徵，因為他們使用灰度圖像而不是二進位圖像來表示目標掩 膜布局。注意，二進位圖像反走樣並不是很明顯的，因為其模糊了圖像，並且因為這可能增 大用於圖像的存儲器存儲需求。通過定義，反走樣去除了圖形中的高頻成分。具體地，反走 樣模糊了圖案邊緣的完美對比度。總地說來，不太希望模糊圖像，因為模糊的圖像僅僅是完 美二進位圖像的近似。進一步，二進位圖像可以使用每像素一比特來表示。然而，灰度圖像 要求多個比特來表示每個像素。具體地，本發明的某些實施方式至少使用8比特來表示每 個像素的強度。因此，對於二進位圖像反走樣不是很明顯。
像素大小的理論界限反走樣的目標掩膜布局使得有可能使用更粗糙的像素來代替通常使用的5-lOnm 的採樣。這繼而降低了模板數量和運行時間。本發明的某些實施方式是基於以下認識像 素的理論極限受使用公式(4)計算的梯度場應當無走樣這一事實支配。公式⑷顯示梯度計算包括以下步驟i.利用光學濾波器(帶寬=b)對掩膜進行卷積。ii.計算空間圖像Z(帶寬=2 b)。iii.逐元素地將、t_t)與根據步驟⑴計算的電場進行空間相乘。相乘的結果可以具有上至3 b的空間帶寬。iv.利用帶寬為b的濾波器H對步驟(iii)中計算的場進行卷積。注意，梯度計算中出現的最大帶寬是步驟(iii)中的3*b。因此，可以假設用於梯 度估算的奈奎斯特比率是等於6 b。然而，本發明的某些實施方式是基於以下認識4 b 的採樣頻率可以確保代價函數的梯度是無走樣的。圖2示出了根據本發明一個實施方式的針對兩種不同採樣頻率的中間場 (Z*"Z) (H*M)的頻譜。注意，中間場是在梯度計算的步驟(iii)之後得到的場。頻譜202是針對採樣頻率大於最大帶寬的兩倍的情況，也即，採樣頻率fs > 6 *b。 注意，在此採樣頻率處不存在走樣。頻譜204是針對採樣頻率低於6 -b的情況，這導致較高頻率成分在區域206中重 疊。當然，這在位於fs_3 b與3 b之間的頻率成分中引入了走樣。本發明的某些實施方式是基於以下認識由於梯度計算中的最後一步是卷積，因 此實際只關心0到b之間的較低頻率。因而，即使中間場的較高頻率成分由於走樣而損壞 了，只要fs_3 b > b，也即只要fs > 4 b，則「感興趣區」 208將保持乾淨(並且無走樣)。 換言之，採樣頻率必須大於4 b(而不是6 b)，以確保代價函數的梯度是無走樣的。注意，離散化場的大小取決於採樣頻率(或像素的粒度)。具體地，離散化場的大 小隨著採樣頻率的平方而增加。另一方面，增大採樣頻率可以提高極值問題的求解的精確 性。因此，通常在最優化求解的精確性與確定解所需的計算量之間存在折衷。然而，如上面 所解釋的，本發明的某些實施方式是基於以下認識如果選擇採樣頻率使得其防止代價函 數的梯度出現走樣，則可以快速準確地執行AF放置。具體地，上述認識支持本發明的實施 方式使用採樣頻率4 b，而不是採樣頻率6 4，從而顯著地加速反向場的計算，而不犧牲準 確性。如上面所提到的，採樣頻率決定像素粒度。將採樣大小從6 -b降為4 -b使得系統 能夠在執行梯度計算的同時使用更大的像素。例如，對於NA = 1. 1、o =0. 75、A = 193nm 的光學系統，本發明的某些實施方式使用像素大小為l/(4Xb) = 193/(4X1.1X1.75)= 25nm來計算反向掩膜布局，此像素大小明顯大於傳統的基於ILT技術所使用的像素大小。 注意，4 ^b的界限是基於公式(1)中所示的代價函數的梯度計算。不同的代價函數可以有 不同的界限。然而，應當選擇採樣頻率以確保代價函數的梯度無走樣的這一認識可適用於 任何代價函數。無論使用什麼樣的代價函數，上述認識使得能夠使用比未意識到此認識時 可能使用的像素更大的像素大小來計算反向掩膜布局。AF放置和清除
本發明的某些實施方式需要明顯少於傳統基於ILT技術的迭代來確定反向掩膜 場。傳統的基於ILT技術執行多次迭代，直到求解收斂到二進位求解或兩色(two-tone)求 解。這導致增加獲得最終ILT求解所需的時間量和計算資源。與傳統基於ILT技術形成對 比，本發明的某些實施方式使用明顯少的迭代來獲得高對比度(灰度)反向AF掩膜場。圖3示出了根據本發明一個實施方式的二進位掩膜和相應的灰度圖。二進位掩膜302表示用於創建晶片中的觸點的掩膜布局部分。二進位掩膜302中 的白色方塊對應於大小為60nm、跨距為360nm的觸點列。當二進位掩膜302被轉換為反走 樣灰度圖像時，得到灰度圖像304。如上面解釋的，本發明的某些實施方式使用這樣的頻率 來執行反走樣，該頻率確保在最優化期間使用的代價函數的梯度是無走樣的。在圖3所示 的特定示例中，選擇採樣間隔為17nm。注意，即使所有觸點具有相同的大小，由於採樣網格 的偏差，觸點像素可能看起來不同。注意，為了清楚起見，灰度圖像304中不同的灰陰影是使用不同的顏色來表示的。 灰度圖像304右側上的圖例指示每種顏色與灰度強度之間的映射。例如，灰度圖像304中 的藍色區域對應於其值基本上等於0的像素，而灰度圖像304中的紅色區域對應於其值基 本上等於1的像素。圖4示出了根據本發明一個實施方式的在八次迭代之後的反向掩膜場。一旦根據目標掩膜布局獲得了反走樣的灰度圖像，系統就可以基於代價函數的梯 度來迭代式修改該灰度圖像。在八次迭代之後，修改後的灰度圖像可以得到反向掩膜場 402。在修改灰度圖像的迭代過程開始時，背景可以設置成零。注意，AF位置已經開始 以高強度區域(例如，區域404)的形式顯示出來，並且掩膜具有良好的對比度。現在，反向 掩膜場中將放置輔助特徵的區域具有正的傳輸值。還存在具有負的傳輸值的暗區域。這些 區域在迭代過程開始時被初始化為零，但是在八次迭代之後，它們的負值清楚地指示輔助 特徵不應當放置在這些區域。因此，可以得到AF區域的清晰邊界。現在提取AF多邊形的 任務就簡單得多了，因為選擇到假的(錯誤)最大值或最小值作為AF區域的機會更少。真 正的AF谷會比隨機採樣錯誤噪聲深得多。預期最優化過程的更多次迭代可以加強這些AF區域，並且最終得到最小化代價 函數的值的反向掩膜場。傳統的基於ILT技術通常執行迭代，直到代價函數的值基本上達 到最小值。然而，迭代的計算成本非常昂貴。相比於傳統基於ILT的技術，本發明的某些 實施方式在代價函數的值基本上達到最小值之前終止迭代過程。具體地，本發明的某些實 施方式可以在已經執行了預定次數的迭代之後終止最優化過程。備選地，某些實施方式可 以在反向掩膜場的對比度超過用戶定義的閾值之後終止最優化過程。在另一實施方式中， 該實施方式可以在代價函數的值相對於上次迭代的增量變化小於用戶定義的閾值時終止 最優化過程。注意，傳統的基於ILT技術通常在最優化過程期間使用正則化(例如，懲罰函 數)來執行色調約束，並且獲得二進位樣式的掩膜。與之對比，本發明的某些實施方式較早 地終止迭代式最優化過程，並且不採用正則化來執行色調實施。在圖4所示的示例中，系統 可以在八次迭代之後終止最優化過程，並且使用反向掩膜場402來標識AF位置。傳統的基於ILT技術使用基於場的模型，眾所周知，這種模型存在採樣噪聲所引 入的不對稱問題。不對稱性影響合成的反向掩膜場，因為其可能在反向掩膜場中產生多個
10局部最大值。如果將包含多個局部最大值的反向掩膜場直接用來做出AF位置決策，則可能導致不對稱的輔助特徵放置，而這是不希望的。為了解決不對稱問題，本發明的某些實施方 式使用形態學算子，例如，h-maxima算子，作為對多邊形放置過程的預處理步驟。形態學算 子，例如h-maxima算子，抑制了掩膜場中高度不超過用戶定義的值的所有最大值。噪聲和 採樣誤差在掩膜場中通常以窄突起的形式出現。在使用強度場來標識輔助特徵位置的傳統 技術中，這些窄突起被誤認為是一個或多個輔助特徵谷。相比於這種傳統技術，本發明的某 些實施方式使用形態學算子來壓平反向掩膜場中的窄突起，從而系統在此位置放置單個大 的輔助特徵，而不是放置多個小的輔助特徵。圖5示出了根據本發明一個實施方式可以如何對反向掩膜場應用形態學算子。曲線502表示反向掩膜場中沿著反向掩膜場中的線的灰度值。曲線502中的局部 最大值對應於潛在的輔助特徵位置。本發明的某些實施方式使用h-maxima算子來濾出不 應當放置輔助特徵的局部最大點，並且合併應當放置單個輔助特徵的局部最大值。例如，當 對反向掩膜場應用h-maxima算子時，其可以通過將最大值的高度減少值504來壓平反向掩 膜場中的所有最大值。圖5中的陰影區域對應於h-maxima算子的輸出。注意，局部最大值 506被濾出，而局部最大值508被合併成單個最大值。反向掩膜場迭代可以確保充分放大真正的輔助特徵突起，其相比於假的「錯誤」突 起得更高。反向掩膜場相比於觸點強度場具有好得多的對比度。這種高對比度與h-maxima 的組合得到非常魯棒的對稱放置輔助特徵。使用反向掩膜場的另一優點是可以非常清晰地 辨別優選不放置輔助特徵的背景區域。基於上述討論，以下部分描述用於標識放置輔助特徵的位置的系統和技術。用於標識放置輔助特徵的位置的過程圖6給出了示出根據本發明一個實施方式的用於標識放置輔助特徵的位置的過 程的流程圖。系統可以使用該過程來標識輔助特徵位置，其基於通過迭代式修改表示目標掩膜 布局的灰度圖像而確定的反向掩膜。系統可以基於代價函數的梯度的值來迭代式修改此灰 度圖像。代價函數可以指示目標掩膜布局與反向掩膜場形成的虛像之間的差異。具體地，開始此過程，包括確定用於對目標掩膜布局進行採樣的空間採樣頻率，其 中以此空間採樣頻率對目標掩膜布局進行採樣防止了代價函數的梯度中的空間走樣(框 602)。接著，系統可以通過按照空間採樣頻率對目標掩膜布局進行採樣來生成灰度圖像 (框604)。可以通過對二進位圖像應用反走樣濾波器來獲得灰度圖像，其中選擇反走樣濾 波器的帶寬以防止代價函數的梯度中的空間走樣。系統繼而可以計算反向掩膜場，包括迭代式地使用代價函數的梯度來修改灰度圖 像，以及至少基於修改的灰度圖像來更新代價函數的梯度。具體地，系統可以使用代價函數的梯度來修改灰度圖像(框606)。例如，系統可以 使用代價函數的梯度來執行最優化過程的一次迭代。注意，在最優化過程的每次迭代中，系 統可以修改灰度圖像，使得修改後的灰度圖像的代價函數的值更接近於最優值。接著，系統可以確定是否終止迭代過程(框608)。如上面所解釋的，在某些實施方 式中，系統可以在代價函數的值基本上達到最小值之前終止對灰度圖像的迭代式修改。具體地，系統可以在固定的迭代次數之後終止對灰度圖像的迭代式修改。進一步地，系統可以 在灰度圖像的對比度一旦超過給定閾值時，就終止對灰度圖像的迭代式修改。如果系統確定需要更多次迭代，則系統可以至少基於修改後的灰度圖像來更新代 價函數的梯度(框610)。另一方面，如果系統確定應當終止迭代過程，則系統可以終止迭代過程，並且至少 基於該反向掩膜場來標識用於放置輔助特徵的位置。注意，當最優化過程終止時，得到的灰 度圖像可以用作反向掩膜場。具體地，在某些實施方式中，系統可以對反向掩膜場應用形態學算子來濾出反向 掩膜場中可能放置輔助特徵的位置處的噪聲(框612)。示例性形態學算子包括但不限於， h-maxima算子和h-minima算子。接著，系統可以使用濾波後的反向掩膜場來標識輔助特徵 位置(框614)。一旦標識出輔助特徵位置，系統就可以在所標識的位置處放置輔助特徵，由此改 善目標掩膜布局的整體工藝窗口(框616)。計算機系統和設備圖7示出了根據本發明一個實施方式的計算機系統。計算機系統702包括處理器704、存儲器706以及存儲設備708。計算機系統702 可以與顯示器714、鍵盤710以及指示設備712相耦合。存儲設備708可以存儲指令和/或 數據，當由處理器704處理時，其使得計算機系統702通過計算反向掩膜場來標識輔助特徵位置。具體地，存儲設備708可以存儲最優化模塊716、梯度模塊718、代價函數720、二進 製圖像722以及灰度圖像724。在操作期間，二進位圖像722可以被轉換成反走樣的灰度圖 像724。最優化模塊716可以使用梯度模塊718來計算代價函數720的梯度，以便迭代式修 改灰度圖像724。圖7中所示的模塊僅僅用於示意說明目的，而不是要將本發明限制到所公 開的形式。圖8示出了根據本發明一個實施方式的設備。設備802可以包括多種裝置，這些裝置可以經由有線的或無線的通信信道相互通 信。具體地，設備802可以包括確定裝置804、生成裝置806、計算裝置808、標識裝置810以 及放置裝置812。在某些實施方式中，確定裝置804可以配置成確定用於對目標掩膜布局進 行採樣的空間採樣頻率，其中按照此空間採樣頻率對目標掩膜布局進行採樣防止了代價函 數的梯度中的空間走樣；生成裝置806可以配置成通過按照空間採樣頻率對目標掩膜布局 進行採樣來生成灰度圖像；計算裝置808可以配置成計算反向掩膜場；標識裝置810可以 配置成至少基於反向掩膜場來標識用於放置輔助特徵的位置；以及放置裝置812可以配置 成在標識的位置處放置輔助特徵，由此改善目標掩膜布局的整體工藝窗口。設備802可以是計算機系統的一部分或者是能夠與其他計算機系統和/或設備通 信的獨立設備。設備802可以使用一個或多個集成電路來實現。具體地，設備802中的一 個或多個裝置可以實現為處理器的一部分。Mrk在此具體說明書中描述的數據結構和代碼通常存儲在計算機可讀存儲介質上，其 可以是能夠存儲供計算機系統使用的代碼和/或數據的任何設備或介質。計算機可讀存儲介質包括但不限於易失性存儲器、非易失性存儲器、磁和光存儲設備例如磁碟驅動器、磁帶、CD (壓縮光碟)、DVD (數字多功能光碟或數字視頻光碟)或現在已知或將來開發的能夠 存儲計算機可讀介質的其他介質。具體說明書部分中所描述的方法和過程可以具體化為代碼和/或數據，其可以存 儲在如上所述的計算機可讀存儲介質中。當計算機系統讀取和執行存儲在計算機可讀存儲 介質上的代碼和/或數據時，計算機系統執行具體化為數據結構和代碼並存儲在計算機可 讀存儲介質中的方法和過程。此外，下文描述的方法和過程可以包括在硬體模塊中。例如，硬體模塊可以包括但 不限於專用集成電路(ASIC)晶片，現場可編程門陣列(FPGA)，以及現在已知或將來開發 的其他可編程邏輯器件。當硬體模塊激活時，該硬體模塊執行包括在該硬體模塊中的方法 和過程。僅僅出於示例和描述目的，給出了對實施方式的上文描述。其並非意在窮盡或是 將本發明限於所公開的形式。因此，多種修改和變形對於本領域技術人員而言將是易見的。 而且，上述公開內容並不意在限制本發明。本發明的範圍由所附權利要求書限定。
權利要求
一種用於標識放置輔助特徵的位置的方法，其中使用反向掩膜場來標識所述位置，其中所述反向掩膜場通過迭代式地修改表示目標掩膜布局的灰度圖像來確定，以及其中對所述灰度圖像的所述迭代式修改使用代價函數的梯度來執行，所述方法包括確定用於對所述目標掩膜布局進行採樣的空間採樣頻率，其中按照所述空間採樣頻率對所述目標掩膜布局進行採樣防止了所述代價函數的梯度中的空間走樣；通過按照所述空間採樣頻率對所述目標掩膜布局進行採樣來生成所述灰度圖像；計算所述反向掩膜場，包括迭代式地執行使用所述代價函數的梯度來修改所述灰度圖像，以及至少基於所述修改的灰度圖像來更新所述代價函數的梯度；以及至少基於所述反向掩膜場來標識用於放置輔助特徵的位置。
2.根據權利要求1所述的方法，其中計算所述反向掩膜場包括在所述代價函數的值 基本上達到最小值之前，終止對所述灰度圖像的所述迭代式修改。
3.根據權利要求1所述的方法，其中計算所述反向掩膜場包括在固定的迭代次數之 後，終止對所述灰度圖像的所述迭代式修改。
4.根據權利要求1所述的方法，其中計算所述反向掩膜場包括一旦所述灰度圖像的 對比度超過給定閾值，則終止對所述灰度圖像的所述迭代式修改。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述空間採樣頻率為大於或等於 4- ((NA- (1+0))/入)，其中NA是數值孔徑，o是部分相干因子，入是波長。
6.根據權利要求1所述的方法，進一步包括在所述標識的位置處放置輔助特徵，由此 改善所述目標掩膜布局的整體工藝窗口。
7.根據權利要求1所述的方法，其中所述代價函數表明所述目標掩膜布局與由所述反 向掩膜場形成的虛像之間的差異。
8.根據權利要求1所述的方法，進一步包括對所述反向掩膜場應用形態學算子，以濾 波出所述反向掩膜場中可能放置輔助特徵的位置處的噪聲。
9.根據權利要求8所述的方法，其中所述形態學算子是以下之一h-maxima算子、 h-minima 算子。
10.一種存儲有指令的計算機可讀存儲介質，當所述指令由計算機執行時，其致使所述 計算機執行用於標識放置輔助特徵的位置的方法，其中使用反向掩膜場來標識所述位置， 其中所述反向掩膜場通過迭代式地修改表示目標掩膜布局的灰度圖像來確定，以及其中對 所述灰度圖像的所述迭代式修改使用代價函數的梯度來執行，所述方法包括確定用於對所述目標掩膜布局進行採樣的空間採樣頻率，其中按照所述空間採樣頻率 對所述目標掩膜布局進行採樣防止了所述代價函數的梯度中的空間走樣；通過按照所述空間採樣頻率對所述目標掩膜布局進行採樣來生成所述灰度圖像；計算所述反向掩膜場，包括迭代式地執行使用所述代價函數的梯度來修改所述灰度圖像，以及至少基於所述修改的灰度圖像來更新所述代價函數的梯度；以及至少基於所述反向掩膜場來標識用於放置輔助特徵的位置。
11.根據權利要求10所述的計算機可讀存儲介質，其中計算所述反向掩膜場包括在 所述代價函數的值基本上達到最小值之前，終止對所述灰度圖像的所述迭代式修改。
12.根據權利要求10所述的計算機可讀存儲介質，其中計算所述反向掩膜場包括在 固定的迭代次數之後，終止對所述灰度圖像的所述迭代式修改。
13.根據權利要求10所述的計算機可讀存儲介質，其中計算所述反向掩膜場包括一 旦所述灰度圖像的對比度超過給定閾值，則終止對所述灰度圖像的所述迭代式修改。
14.根據權利要求10所述的計算機可讀存儲介質，其中所述空間採樣頻率為大於或等 於4· ((ΜΑ· (1+ο))/λ)，其中NA是數值孔徑，σ是部分相干因子，λ是波長。
15.根據權利要求10所述的計算機可讀存儲介質，進一步包括在所述標識的位置處 放置輔助特徵，由此改善所述目標掩膜布局的整體工藝窗口。
16.根據權利要求10所述的計算機可讀存儲介質，其中所述代價函數表明所述目標掩 膜布局與由所述反向掩膜場形成的虛像之間的差異。
17.根據權利要求10所述的計算機可讀存儲介質，進一步包括對所述反向掩膜場應 用形態學算子，以濾波出所述反向掩膜場中可能放置輔助特徵的位置處的噪聲。
18.根據權利要求17所述的計算機可讀存儲介質，其中所述形態學算子是以下之一 h-maxima 算子、h-minima 算子。
19.一種用於標識放置輔助特徵的位置的設備，其中所述位置使用反向掩膜場來標識， 其中所述反向掩膜場通過迭代式地修改表示目標掩膜布局的灰度圖像來確定，以及其中對 所述灰度圖像的所述迭代式修改使用代價函數的梯度來執行，所述設備包括確定裝置，配置用於確定用於對所述目標掩膜布局進行採樣的空間採樣頻率，其中按 照所述空間採樣頻率對所述目標掩膜布局進行採樣防止了所述代價函數的梯度中的空間 走樣；生成裝置，配置用於通過按照所述空間採樣頻率對所述目標掩膜布局進行採樣來生成 所述灰度圖像；計算裝置，配置用於計算所述反向掩膜場，包括迭代式地執行使用所述代價函數的梯度來修改所述灰度圖像，以及至少基於所述修改的灰度圖像來更新所述代價函數的梯度；以及標識裝置，配置用於至少基於所述反向掩膜場來標識用於放置輔助特徵的位置。
20.根據權利要求19所述的設備，進一步包括放置裝置，配置用於在所述標識的位置 處放置輔助特徵，由此改善所述目標掩膜布局的整體工藝窗口。
21.根據權利要求19所述的設備，進一步包括應用裝置，配置用於對所述反向掩膜場 應用形態學算子，以濾波出所述反向掩膜場中可能放置輔助特徵的位置處的噪聲。
全文摘要
本發明提供了一種使用反向成像方法的基於模型的輔助特徵放置的方法和設備。某些實施方式提供了用於標識目標掩膜布局中放置輔助特徵的位置的系統和技術。在操作期間，一種實施方式可以確定用於對目標掩膜布局進行採樣的空間採樣頻率，其中按照該空間採樣頻率對目標掩膜布局進行採樣防止了用於計算反向掩膜場的代價函數的梯度中的空間走樣。接著，系統可以通過以空間採樣頻率對目標掩膜布局進行採樣來生成灰度圖像。系統繼而可以通過迭代式修改灰度圖像來計算反向掩膜場。系統可以使用代價函數的梯度來引導迭代式修改過程。接著，系統可以使用形態學算子來對反向掩膜場進行濾波，以及使用濾波後的反向掩膜場來標識目標掩膜布局中的輔助特徵位置。
文檔編號G06F17/50GK101866374SQ20091020763
公開日2010年10月20日 申請日期2009年10月28日 優先權日2009年4月14日
發明者A·A·普納瓦拉, B·D·佩因特, L·D·巴尼斯 申請人:新思科技有限公司