一种光掩膜优化方法及装置、电子设备与流程

1.本发明涉及半导体设计和制造技术领域，尤其涉及一种光掩膜优化方法及装置、电子设备。


背景技术：

2.光刻技术是芯片制造过程中的核心工艺，光刻技术的提高对集成电路的发展具有重要意义。在光刻工艺开始之前，首先需要将设计图形通过特定设备复制到掩模版上，然后通过光刻设备产生特定波长的光以将掩模版上的设计图形复制到生产芯片的晶圆上。但是光学系统、掩模版以及光刻胶系统中的非线性效应，在将设计图形转移到晶圆的过程中会发生图形失真现象，产生光学临近效应，如果不消除这种图形失真现象可能会导致整个制造技术的失败。
3.现有掩模版图形优化方法主要采用光学临近修正（optical proximity correction，简称opc）。opc技术通过对掩模版进行光刻前预处理，来最大化的减少由于光学等非线性效应造成的光学邻近效应。但是，现有的opc技术一般基于边缘放置误差（edge placement error，简称epe）或者关键尺寸（critical dimension，简称cd）作为目标函数，仅考虑了二维平面上理想状况下的图形转移失真问题，而没有考虑光刻中光刻条件偏移等的变化对opc精确度带来的影响。
4.随着高端芯片的发展，为了优化高端芯片的工艺窗口以及成像质量，opc的精度和准确度都需要进一步的提高。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种光掩膜优化方法及装置，用于解决现有的opc技术没有考虑光刻中光刻条件偏移等的变化对opc精确度带来的影响的技术问题，提高opc的精度和准确度，最大程度上优化成像质量以及工艺窗口。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种光掩膜优化方法，包括如下步骤：获取需要优化的原始版图，并在所述原始版图上对待优化边缘进行切分，并设置每一个切分单元的初始移动量；基于所述原始版图设置约束条件以及多个目标参数，所述目标参数至少包括工艺变化带宽；基于多个所述目标参数建立复合目标函数；基于预设的调参边界和优化条件，根据所述初始移动量以及所述约束条件对所述复合目标函数进行最优化求解，获取满足所述约束条件的最优解所对应的目标移动量；以及根据所述目标移动量对相应切分单元进行移动。
7.为实现上述目的，本发明还提供了一种光掩膜优化装置，包括：第一获取模块，用于获取需要优化的原始版图，并在所述原始版图上对待优化边缘进行切分，并设置每一个切分单元的初始移动量；设置模块，用于基于所述原始版图设置约束条件以及多个目标参数，所述目标参数至少包括工艺变化带宽；建立模块，用于基于多个所述目标参数建立复合目标函数；第二获取模块，用于基于预设的调参边界和优化条件，根据所述初始移动量以及
所述约束条件对所述复合目标函数进行最优化求解，获取满足所述约束条件的最优解所对应的目标移动量；以及移动模块，用于根据所述目标移动量对相应切分单元进行移动。
8.为实现上述目的，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机可执行程序，所述处理器执行所述计算机可执行程序时实现如本发明所述的光掩膜优化方法的步骤。
9.本发明提供的光掩膜优化方法及装置，通过以包括工艺变化带宽的多个目标参数对应的多个目标函数加权组合构成复合目标函数，并结合约束条件对复合目标函数进行最优化求解，获取满足所述约束条件的最优解所对应的目标移动量，根据所述目标移动量对相应切分单元进行移动，使得优化后的光刻成像图形最大程度上优化了工艺窗口以及成像质量，为高端芯片光刻过程的opc最终结果更加合理，具有更高的准确性。
附图说明
10.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
11.图1为本发明一实施例提供的光掩膜优化方法的流程图；图2为本发明一实施例提供的原始版图上待优化边缘切分示意图；图3为本发明一实施例提供的光掩膜优化装置的结构框图。
具体实施方式
12.下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
13.本发明一实施例提供了一种光掩膜优化方法。
14.请一并参阅图1~图2，其中，图1为本发明一实施例提供的光掩膜优化方法的流程图，图2为本发明一实施例提供的原始版图上待优化边缘切分示意图。
15.如图1所示，本实施例所述方法包括如下步骤：s11、获取需要优化的原始版图，并在所述原始版图上对待优化边缘进行切分，并设置每一个切分单元的初始移动量；s12、基于所述原始版图设置约束条件以及多个目标参数；s13、基于所述约束条件以及多个所述目标参数建立复合目标函数；s14、基于预设的调参边界和优化条件，根据所述初始移动量以及所述约束条件对所述复合目标函数进行最优化求解，获取满足所述约束条件的最优解所对应的目标移动量；以及s15、根据所述目标移动量对所述切分单元进行移动。
16.关于步骤s11、获取需要优化的原始版图，并在所述原始版图上对待优化边缘进行切分，并设置每一个切分单元的初始移动量。具体来说，可以遵循掩模版制造规则，在原始版图上对待优化边缘进行切分，并设置每一个切分单元的初始移动量。
17.如图2所示，实线轮廓线表示采用opc软件仿真计算出的曝光后的光刻成像图形20的仿真边缘201，虚线轮廓线表示初始设计的光刻成像图形20的设计边缘202，虚线轮廓线
上的圆圈表示可以放置边缘的格点203，每两个格点203之间的部分就是一个切分单元。设置每一个切分单元的初始移动量x1，x2，
…
，xn，n为所述切分单元的总数量；每个切分单元的每次移动（上下移或左右移）就是一个调参变量；后续通过采用本发明提供的优化方法获取每个切分单元的最终的目标移动量d1，d2，
…
，dn，也就是光刻成像图形20移动后的样子。边缘放置误差是光刻软件仿真出的曝光后光刻成像图形边缘与设计图形边缘之间的差，也即，通过仿真边缘201与设计边缘202，可以算出每个xi对应的边缘放置误差（即epe(xi) ，1《=i《=n）。
18.关于步骤s12、基于所述原始版图设置约束条件以及多个目标参数，所述目标参数至少包括工艺变化带宽（process variation band，简称pvband）。具体来说，可以根据光刻成像图形的质量要求，基于所述原始版图选出多个目标参数，以建立需要优化的目标函数，以及设定约束条件。通过设置包括工艺变化带宽的多个目标参数，来改善光刻过程中的工艺窗口、光刻成像图形轮廓等，以确保opc最终结果更加合理，具有更高的准确性。
19.在一些实施例中，所述目标参数选自以下参数：关键尺寸（critical dimension，简称cd）、图像归一化对数斜率（normalized image log slope，简称nils）、掩模误差增强因子(mask error enhancement factor，简称meef)、聚焦深度（depth of focus，简称dof）、掩模版中方孔的长宽比（aspect_ratio）、掩模版中方孔经过曝光后图形的圆形度（circularity）等。进而建立需要优化的目标函数：例如，基于工艺变化带宽建立工艺变化带宽目标函数pvband (xi)、基于关键尺寸建立关键尺寸目标函数cd(xi)、基于图像归一化对数斜率建立图像归一化对数斜率目标函数nils (xi)、基于掩模误差增强因子建立掩模误差增强因子目标函数meef (xi)、基于聚焦深度建立聚焦深度目标函数dof (xi)、基于掩模版中方孔的长宽比建立掩模版中方孔的长宽比目标函数aspect_ratio (xi)、基于掩模版中方孔经过曝光后图形的圆形度建立掩模版中方孔经过曝光后图形的圆形度目标函数circularity (xi)。单一目标函数可遵循函数建立规则建立。
20.在一些实施例中，所述约束条件可以为边缘放置误差的绝对值小于或等于预设阈值。例如，可以根据光刻成像图形的质量要求，设置边缘放置误差的绝对值小于或等于1，即|epe(xi)| 《=1；或设置边缘放置误差的绝对值小于或等于0.5，即|epe(xi)| 《=0.5；也可以将预设阈值设置为0.5到1之间的数值。
21.关于步骤s13、基于多个所述目标参数建立复合目标函数。具体来说，所述复合目标函数为多个目标函数的加权组合；其中，所述目标函数基于相应的目标参数建立。例如，对于图像归一化对数斜率以及聚焦深度等参数，基于光刻成像图形的质量要求，希望其函数值越小越好，因此可将其对应的目标函数取倒数后再乘以相应的权重后，与其它目标函数一起组合成相应的复合目标函数。各目标函数的权重可以基于光刻成像图形的质量要求手动设置，也可以通过设置初始值并迭代优化获取。通过建立基于多个所述目标参数的复合目标函数，不仅考虑了二维平面上理想状况下的光学邻近效应修正，对改善光刻过程中的工艺窗口也进行了优化解决；且在高端芯片关键图形的制造中掩模版图形转移后，对在晶圆上形成的光刻图案的工艺窗口增强、光刻成像图形轮廓以及三维空间中的光刻成像质量等优化提供解决方案，使得opc最终结果更加合理，具有更高的准确性。
22.关于步骤s14、基于预设的调参边界和优化条件，根据所述初始移动量以及所述约束条件对所述复合目标函数进行最优化求解，获取满足所述约束条件的最优解所对应的目
标移动量。具体来说，在满足约束条件的情况下，优化多个目标函数的加权组合所建立的复合目标函数，使得opc最终结果更加合理，具有更高的准确性。
23.所述调参边界为调参变量的边界值。在一些实施例中，所述调参边界为大于或等于0且小于或等于预设移动最大值（例如，预设移动最大值为20nm，则调参边界为[0~20nm]）。在一些实施例中，所述优化条件可以为优化时间小于或等于预设时间（例如，3~10分钟之间的时间数值），或者所述优化条件也可以为最大迭代次数小于等于预设次数。
[0024]
在一些实施例中，所述的对所述复合目标函数进行最优化求解的步骤进一步包括：调用多参数优化算法对所述复合目标函数进行最优化求解；其中，所述多参数优化算法选自遗传算法或者贝叶斯优化算法。通过调用多参数优化算法：例如遗传算法或者贝叶斯优化算法做最优化求解，求出满足约束条件的最优解所对应的目标移动量。具体的，通过最优化求解，获取每一个切分单元设置的初始移动量x1，x2，
…
，xn所对应的最终的目标移动量d1，d2，
…
，dn。目标移动量d1，d2，
…
，dn的集合也就是光刻成像图形移动后的样子，根据目标移动量对所述切分单元进行移动，即可获得优化后的光刻成像图形。
[0025]
关于步骤s15、根据所述目标移动量对所述切分单元进行移动。通过最优化求解，获取每一个切分单元最终的目标移动量d1，d2，
…
，dn，目标移动量d1，d2，
…
，dn的集合也就是光刻成像图形移动后的样子。根据目标移动量对所述切分单元进行移动，即可获得优化后的光刻成像图形，实现光掩膜优化。
[0026]
以下结合实施例对上述光掩膜优化方法做进一步解释说明。
[0027]
实施例一：以对金属层三维形貌进行优化为例，例如，针对14纳米及以下先进节点中，后段的金属层三维形貌的优化。获取需要对金属层三维形貌进行优化的金属层原始版图，并在所述原始版图上对待优化边缘进行切分，并设置每一个切分单元的初始移动量x1，x2，
…
，xn，n为所述切分单元的总数量。基于所述原始版图设置约束条件为|epe(xi)| 《=1，其中，epe(xi)为边缘放置误差；设置图像归一化对数斜率、掩模误差增强因子、工艺变化带宽作为目标参数。建立复合目标函数：c(x) =∑w1/nils(xi) w2*meef(xi) w3*pvband(xi)，1《=i《=n；其中，nils(xi)为图像归一化对数斜率对应的第一目标函数，meef(xi)为掩模误差增强因子对应的第二目标函数，pvband(xi)为工艺变化带宽对应的第三目标函数，w1为所述第一目标函数的权重，w2为所述第二目标函数的权重，w3为所述第三目标函数的权重。设定调参边界为[0~20nm]，设定优化时间为t 《5分钟；并调用遗传算法或者贝叶斯优化算法，对所建立的复合目标函数c(x)做最优化求解，也就是在|epe(xi)|要满足小于1的情况下，优化1/nils(xi)，meef(xi)，pvband(xi)的加权组合；求出满足约束条件的最优解所对应的目标移动量：d1，d2，
…
，dn。根据目标移动量d1，d2，
…
，dn对相应切分单元进行移动，即可获得优化后的光刻成像图形，实现金属层三维形貌优化。
[0028]
实施例二：以对通孔层通孔进行优化为例。获取需要对通孔层通孔进行优化的通孔层原始版图，并在所述原始版图上对待优化边缘进行切分，并设置每一个切分单元的初始移动量x1，x2，
…
，xn，n为所述切分单元的总数量。基于所述原始版图设置约束条件为|epe(xi)| 《=1，其中，epe(xi)为边缘放置误差；设置图像归一化对数斜率、掩模版中方孔的长宽比、工艺变化带宽作为目标参数。建立复合目标函数：c(x) =∑w1/nils(xi) w2*aspect_ratio(xi) w3*pvband(xi)，1《=i《=n；其中，nils(xi)为图像归一化对数斜率对应的第一目标函数，aspect_ratio(xi)为掩模版中方孔的长宽比对应的第二目标函数，pvband(xi)为工
艺变化带宽对应的第三目标函数，w1为所述第一目标函数的权重，w2为所述第二目标函数的权重，w3为所述第三目标函数的权重。设定调参边界为[0~20nm]，设定优化时间为t 《5分钟；并调用遗传算法或者贝叶斯优化算法，对所建立的复合目标函数c(x)做最优化求解，也就是在|epe(xi)|要满足小于1的情况下，优化1/nils(xi)，aspect_ratio(xi)，pvband(xi)的加权组合；求出满足约束条件的最优解所对应的目标移动量：d1，d2，
…
，dn。根据目标移动量d1，d2，
…
，dn对相应切分单元进行移动，即可获得优化后的光刻成像图形，通孔的掩膜修正后的长宽比更加合理，具有更高的准确性。
[0029]
实施例三：仍以对通孔层通孔进行优化为例。获取需要对通孔层通孔进行优化的通孔层原始版图，并在所述原始版图上对待优化边缘进行切分，并设置每一个切分单元的初始移动量x1，x2，
…
，xn，n为所述切分单元的总数量。基于所述原始版图设置约束条件为|epe(xi)| 《=0.5，其中，epe(xi)为边缘放置误差；设置掩模版中方孔经过曝光后图形的圆形度、工艺变化带宽作为目标参数。建立复合目标函数：c(x) =∑w1/circularity(xi) w2*pvband(xi)，1《=i《=n；其中，circularity(xi)为掩模版中方孔经过曝光后图形的圆形度对应的第一目标函数，pvband(xi)为工艺变化带宽对应的第二目标函数，w1为所述第一目标函数的权重，w2为所述第二目标函数的权重。设定调参边界为[0~20nm]，设定优化时间为t 《5分钟；并调用遗传算法或者贝叶斯优化算法，对所建立的复合目标函数c(x)做最优化求解，也就是在|epe(xi)|要满足小于0.5的情况下，优化circularity(xi)，pvband(xi)的加权组合；求出满足约束条件的最优解所对应的目标移动量：d1，d2，
…
，dn。根据目标移动量d1，d2，
…
，dn对相应切分单元进行移动，即可获得优化后的光刻成像图形，曝光后通孔的圆形度和工艺窗口更加合理，具有更高的准确性。
[0030]
基于同一发明构思，本发明还提供了一种光掩膜优化装置。所提供的光掩膜优化装置可以采用如图1所示的光掩膜优化方法对光刻成像图形进行光掩膜优化，使得opc最终结果更加合理，具有更高的准确性。
[0031]
请参阅图3，其为本发明一实施例提供的光掩膜优化装置的结构框图。如图3所示，所述光掩膜优化装置包括：第一获取模块31、设置模块32、建立模块33、第二获取模块34以及移动模块35。
[0032]
具体来说，所述第一获取模块31用于获取需要优化的原始版图，并在所述原始版图上对待优化边缘进行切分，并设置每一个切分单元的初始移动量。所述设置模块32用于基于所述原始版图设置约束条件以及多个目标参数，所述目标参数至少包括工艺变化带宽。所述建立模块33用于基于多个所述目标参数建立复合目标函数。所述第二获取模块34用于基于预设的调参边界和优化条件，根据所述初始移动量以及所述约束条件对所述复合目标函数进行最优化求解，获取满足所述约束条件的最优解所对应的目标移动量。所述移动模块35用于根据所述目标移动量对相应切分单元进行移动。各模块的工作方式可参考图1所示的光掩膜优化方法中相应步骤的描述，此处不再赘述。
[0033]
本发明提供的光掩膜优化方法及装置，通过以包括工艺变化带宽的多个目标参数对应的多个目标函数加权组合构成复合目标函数，并结合约束条件对复合目标函数进行最优化求解，获取满足所述约束条件的最优解所对应的目标移动量，根据所述目标移动量对相应切分单元进行移动，使得优化后的光刻成像图形最大程度上优化了工艺窗口以及成像质量，为高端芯片光刻过程的opc最终结果更加合理，具有更高的准确性。
[0034]
基于同一发明构思，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机可执行程序；所述处理器执行所述计算机可执行程序时实现如图1所示的光掩膜优化方法的步骤。
[0035]
在本发明构思的领域中是可以根据执行所描述的一个或多个功能的模块来描述和说明实施例。这些模块（本文也可以称为单元等）可以由模拟和/或数字电路物理地实现，例如逻辑门、集成电路、微处理器、微控制器、存储器电路、无源电子元件、有源电子元件、光学组件、硬连线电路等，并且可以可选地由固件和/或软件来驱动。电路例如可以在一个或更多个半导体芯片中实施。构成模块的电路可以由专用硬件实现，或者由处理器（例如，一个或更多个编程的微处理器和相关电路）实现，或者由执行模块的一些功能的专用硬件和执行模块的其它功能的处理器的组合来实现。在不脱离本发明构思的范围的情况下，可以将实施例的每个模块物理地分成两个或更多个交互且分立的模块。同样地，在不脱离本发明构思的范围的情况下，可以将实施例的模块物理地组合成更复杂的模块。
[0036]
通常，可以至少部分地从上下文中的用法理解术语。例如，在本文中所使用的术语“一个或多个”至少部分取决于上下文，可以用于以单数意义描述特征、结构或特性，或可以用于以复数意义描述特征、结构或特征的组合。另外，术语“基于”可以被理解为不一定旨在表达一组排他性的因素，而是可以替代地，同样至少部分地取决于上下文，允许存在不一定明确描述的其它因素。
[0037]
需要说明的是，本发明的文件中涉及的术语“包括”和“具有”以及它们的变形，意图在于覆盖不排他的包含。术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，除非上下文有明确指示，应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换。另外，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。此外，在以上说明中，省略了对公知组件和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。上述各个实施例中，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同/相似的部分互相参见即可。
[0038]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。