一种基于版图几何特征匹配的光刻解决方案预测方法

摘要

本发明属于半导体制造技术领域，公开了一种基于版图几何特征匹配的光刻解决方案预测方法，包括：获得标准版图几何信息数据库，获得待匹配版图几何信息，将待匹配版图几何信息和标准版图几何信息数据库中的几何信息进行匹配，根据匹配结果选取第一标准版图，将第一标准版图所对应的光刻解决方案作为待匹配版图的光刻解决方案候选，预测待匹配版图的光刻解决方案。解决了现有技术中不能分析未知或未受检测的几何图形组合、不能为未知的版图图形提供工艺研发的预选方案、无法直观反馈版图设计缺陷的问题。达到了为未知的版图图形提供工艺研发的预选方案，直观反馈版图设计缺陷的技术效果。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种基于版图几何特征匹配的光刻解决方案预测方法。

背景技术

随着半导体工艺水平的提高和市场需求的增长,超大规模集成电路(VLSI)设计的复杂度越来越高，设计版图与生产工艺流程之间出现一些预期之外的不良相互作用。工艺缺陷导致版图几何图形特征尺寸高度可变，使得这些相互作用非常难以预测。在理想的情况下，一个物理设计版图验证步骤应当能够捕捉到版图中潜在的容易造成工艺缺陷的几何结构。

传统的设计规则检测(DRC)的功能是基于大量的预先设定一些固定的几何尺寸组合规则，通过在设计版图中检测图形结构是否符合这些规则的要求，最终判断版图能否通过检测。然而，先进节点的物理设计中存在大量的版图某一层以及某几层之间的几何结构数据。传统的DRC功能没有灵敏到能够抓住所有的容易产生缺陷的版图图形，实际DRC功能只挖掘了其中很少的一部分数据进行检查分析。传统方法不能分析未知或未受检测的几何图形组合、不能为未知的版图图形提供工艺研发的预选方案。此外，传统方法采用版图频谱分布匹配结果进行预测，从频域出发，无法直观反馈版图设计上的缺陷。

发明内容

本申请实施例通过提供一种基于版图几何特征匹配的光刻解决方案预测方法，解决了现有技术中不能分析未知或未受检测的几何图形组合、不能为未知的版图图形提供工艺研发的预选方案、无法直观反馈版图设计缺陷的问题。

本申请实施例提供一种基于版图几何特征匹配的光刻解决方案预测方法，包括：获得标准版图几何信息数据库；获得待匹配版图几何信息；将所述待匹配版图几何信息和所述标准版图几何信息数据库中的几何信息进行匹配；根据所述匹配结果选取第一标准版图；将所述第一标准版图所对应的光刻解决方案作为所述待匹配版图的光刻解决方案候选，预测所述待匹配版图的光刻解决方案。

优选的，所述获得标准版图几何信息数据库包括：获得标准版图集合以及集合中各个标准版图对应的光刻解决方案；根据所述标准版图获得所述标准版图的几何信息；对所述标准版图几何信息进行统计与分类；根据所述标准版图几何信息的提取结果、统计结果、分类结果，获得所述标准版图几何信息，并存入数据库。

优选的，所述获得待匹配版图几何信息包括：获得待匹配版图的特征图形；根据所述特征图形获得所述特征图形的几何信息；对所述特征图形几何信息进行统计与分类；根据所述特征图形几何信息的提取结果、统计结果、分类结果，获得所述待匹配版图几何信息，并存储。

优选的，所述标准版图的几何信息包括：标准版图中所有图形的线宽、间距、角对角的宽度、角对角的间距。

优选的，所述对标准版图几何信息进行统计包括：统计标准版图图形的最大宽度、最小宽度、最大长度、最小长度、最大间距、最小间距、角对角的最大宽度、角对角的最小宽度、角对角的最大间距、角对角的最小间距、平均长度、平均宽度、角对角的平均宽度、角对角的平均间距、平均密度。

优选的，所述特征图形的几何信息包括：特征图形的线宽、间距、角对角的宽度、角对角的间距。

优选的，所述对特征图形几何信息进行统计包括：统计特征图形的最大宽度、最小宽度、最大长度、最小长度、最大间距、最小间距、角对角的最大宽度、角对角的最小宽度、角对角的最大间距、角对角的最小间距、平均长度、平均宽度、角对角的平均宽度、角对角的平均间距、平均密度。

优选的，所述特征图形为所述待匹配版图的全部版图图形或从版图图形中截取的特征区域，所述从版图图形中截取的特征区域为反映版图实际结构的具有代表性的图形。

优选的，所述匹配结果包括：所述待匹配版图与所述标准版图的几何信息相似度的评价结果、单项几何指标匹配结果分布图表和分析报告。

优选的，所述光刻解决方案包括：光源形貌、光源偏振态、掩模版极性、数值孔径、光刻叠层信息、焦深、曝光宽容度、掩模误差增强因子、工艺窗口。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

在本申请实施例中，本发明建立标准版图几何信息数据库，获得待匹配版图几何信息，利用待匹配设计版图的几何信息统计结果与已知的几何信息库进行匹配分析，预测版图的光刻工艺解决方案。本发明从设计版图出发，建立了设计与工艺的相互联系，实现了从版图中未知的几何结构组合中提取的统计信息参数与数据库的匹配，使得未知的几何结构组合信息也参与到数据库的匹配，从而补充并丰富了传统的设计规则检测的功能，可以为未知的版图图形提供工艺研发的预选方案。

进一步的，在本申请实施例中，本发明不仅能够检测已知的几何结构，还能够分析未知或未受检测的几何图形组合，匹配结果能够正确体现新的设计、工艺相互作用，大大减少了光刻解决方案的选择时间,缩短了光刻工艺研发周期，保证了光刻技术的成功实施。

进一步的，在本申请实施例中，本发明可以将多层结构版图叠加在一起,根据需求计算交叠面积、两层之间固定区域图形边缘距离等，能够检测某几层之间的几何结构，实现全面检测。

进一步的，在本申请实施例中，本发明通过提取、统计、分析待匹配版图图形和标准版图图形的几何信息匹配结果来预测版图的光刻解决方案，而传统方法采用版图频谱分布匹配结果进行预测，无法直观反馈版图设计上的缺陷。相较传统方法，本发明从空间域实现光刻解决方案预测，能够直观反馈版图设计上的缺陷，对设计公司更具指导意义，能直接向后端设计工程师反馈版图中哪些几何图形不满足需求，并指导他们进行修改。

附图说明

为了更清楚地说明本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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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他的附图。

图1为本发明实施例1提供的一种基于版图几何特征匹配的光刻解决方案预测方法的流程图；

图2为本发明实施例2提供的一种基于版图几何特征匹配的光刻解决方案预测方法的流程图；

图3(a)为本发明实施例提供的标准版图的示意图；

图3(b)为本发明实施例提供的待匹配版图的特征图形的示意图；

图4(a)-4(b)为本发明实施例提供的标准版图的最佳光源和优化后的掩模版图信息；

图5(a)-5(b)为本发明实施例提供的待匹配版图最佳光源和优化后的掩模版图信息。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种基于版图几何特征匹配的光刻解决方案预测方法，解决了现有技术中不能分析未知或未受检测的几何图形组合，不能为未知的版图图形提供工艺研发的预选方案、无法直观反馈版图设计缺陷的问题。

从超大规模集成电路设计版图中提取所有相关的几何尺寸组合规则是一件极具挑战的工作，其主要包括一种枚举所有可能几何结构的系统性方法、一种高效的存储大量数据的数据库组织方法以及具有较低运行时间的几何图形测量方法。此外，一个真正意义上的设计版图分析或者验证工具应当不需要任何对版图几何图形组合的经验预测，这些版图的几何图形主要指的是设计规则检测(DRC)预期在设计版图中能够搜寻到的几何尺寸信息。这种真正意义上的验证工具不仅能够将已知的几何结构归为通过检测或者不通过检测，而且可以发现新的没有可用于工艺信息的几何结构及其尺寸。因此，除了能够像当今的DRC功能一样能够产生检测数据集合，它还应该能够分析未知或未受检测的几何图形组合以便正确体现新的设计、工艺相互作用。

由于分辨率增强技术(RET)，光源和掩模联合优化(SMO)和光学临近校正(OPC)对版图几何信息(尺寸、方向、分布等)非常敏感，通常SMO只对一类特定图形有效，而版图的相似性是判断光刻解决方案，尤其是SMO优化结果能否共用的关键，因此设计版图中几何图形的特征检测是保证光刻解决方案性能的重要前提。

基于以上考量，本发明利用待匹配设计版图的几何信息统计结果与已知的几何信息库进行匹配分析，预测版图的光刻工艺解决方案，尤其是SMO优化光源信息。本发明从设计版图出发，建立了设计与工艺的相互联系，实现了从版图中未知的几何结构组合中提取的统计信息参数与数据库的匹配。本发明设计的方法丰富并补充了现有DRC的功能，可以为未知的版图图形提供工艺研发的预选方案,即基于几何匹配结果来判断已有的SMO解决方法能否用于其他设计版图。本发明提供一种基于版图几何匹配的光刻解决方案预测方法，通过将待匹配版图的几何信息和标注版图图形的几何信息进行相似度的评估，最终预测待匹配版图的光刻解决方案。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一种基于版图几何特征匹配的光刻解决方案预测方法，包括：获得标准版图几何信息数据库；获得待匹配版图几何信息；将所述待匹配版图几何信息和所述标准版图几何信息数据库中的几何信息进行匹配；根据所述匹配结果选取第一标准版图；将所述第一标准版图所对应的光刻解决方案作为所述待匹配版图的光刻解决方案候选，预测所述待匹配版图的光刻解决方案。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例1：

实施例1提供了一种基于版图几何特征匹配的光刻解决方案预测方法，如图1所示，所述方法包括：

S100:获得标准版图几何信息数据库；

S200:获得待匹配版图几何信息；

S300:将所述待匹配版图几何信息和所述标准版图几何信息数据库中的几何信息进行匹配；

S400:根据所述匹配结果选取第一标准版图；

S500:将所述第一标准版图所对应的光刻解决方案作为所述待匹配版图的光刻解决方案候选，预测所述待匹配版图的光刻解决方案。

实施例1通过建立标准版图几何信息数据库，获得待匹配版图几何信息，利用待匹配设计版图的几何信息统计结果与已知的几何信息库进行匹配分析，预测版图的光刻工艺解决方案。实施例1从待匹配版图出发，即从设计版图出发，建立了设计与工艺的相互联系，实现了从版图中未知的几何结构组合中提取的统计信息参数与数据库的匹配，使得未知的几何结构组合信息也参与到数据库的匹配，从而补充并丰富了传统的设计规则检测的功能，可以为未知的版图图形提供工艺研发的预选方案。

因此，实施例1不仅能够检测已知的几何结构，还能够分析未知或未受检测的几何图形组合，可以将多层结构版图叠加在一起,根据需求计算交叠面积、两层之间固定区域图形边缘距离等，能够检测某几层之间的几何结构，实现全面检测，匹配结果能够正确体现新的设计、工艺相互作用，大大减少了光刻解决方案的选择时间,缩短了光刻工艺研发周期，保证了光刻技术的成功实施。

此外，相较传统方法，实施例1从空间域实现光刻解决方案预测，能够直观反馈版图设计上的缺陷，对设计公司更具指导意义，能直接向后端设计工程师反馈版图中哪些几何图形不满足需求，并指导他们进行修改。

实施例2：

实施例2提供了一种基于版图几何特征匹配的光刻解决方案预测方法，所述方法包括：

获得标准版图几何信息数据库；

获得待匹配版图几何信息；

将所述待匹配版图几何信息和所述标准版图几何信息数据库中的几何信息进行匹配；

根据所述匹配结果选取第一标准版图；

将所述第一标准版图所对应的光刻解决方案作为所述待匹配版图的光刻解决方案候选，预测所述待匹配版图的光刻解决方案。

其中，所述获得标准版图几何信息数据库包括：

获得标准版图集合以及集合中各个标准版图对应的光刻解决方案；

根据所述标准版图获得所述标准版图的几何信息；

对所述标准版图几何信息进行统计与分类；

根据所述标准版图几何信息的提取结果、统计结果、分类结果，获得所述标准版图几何信息，并存入数据库。

其中，所述获得待匹配版图几何信息包括：

获得待匹配版图的特征图形；

根据所述特征图形获得所述特征图形的几何信息；

对所述特征图形几何信息进行统计与分类；

根据所述特征图形几何信息的提取结果、统计结果、分类结果，获得所述待匹配版图几何信息，并存储。

其中，所述标准版图的几何信息包括：

标准版图中所有图形的线宽、间距、角对角的宽度、角对角的间距。

其中，所述对标准版图几何信息进行统计包括：统计标准版图图形的最大宽度、最小宽度、最大长度、最小长度、最大间距、最小间距、角对角的最大宽度、角对角的最小宽度、角对角的最大间距、角对角的最小间距、平均长度、平均宽度、角对角的平均宽度、角对角的平均间距、平均密度。

其中，所述特征图形的几何信息包括：特征图形的线宽、间距、角对角的宽度、角对角的间距。

其中，所述对特征图形几何信息进行统计包括：统计特征图形的最大宽度、最小宽度、最大长度、最小长度、最大间距、最小间距、角对角的最大宽度、角对角的最小宽度、角对角的最大间距、角对角的最小间距、平均长度、平均宽度、角对角的平均宽度、角对角的平均间距、平均密度。

其中，所述特征图形为所述待匹配版图的全部版图图形或从版图图形中截取的特征区域，所述从版图图形中截取的特征区域为反映版图实际结构的具有代表性的图形。

其中，所述匹配结果包括：所述待匹配版图与所述标准版图的几何信息相似度的评价结果、单项几何指标匹配结果分布图表和分析报告。

其中，所述光刻解决方案包括：光源形貌、光源偏振态、掩模版极性、数值孔径、光刻叠层信息、焦深、曝光宽容度、掩模误差增强因子、工艺窗口。

实施例2通过建立标准版图几何信息数据库，获得待匹配版图几何信息，利用待匹配设计版图的几何信息统计结果与已知的几何信息库进行匹配分析，预测版图的光刻工艺解决方案。实施例2从待匹配版图出发，即从设计版图出发，建立了设计与工艺的相互联系，实现了从版图中未知的几何结构组合中提取的统计信息参数与数据库的匹配，使得未知的几何结构组合信息也参与到数据库的匹配，从而补充并丰富了传统的设计规则检测的功能，可以为未知的版图图形提供工艺研发的预选方案。

因此，实施例2不仅能够检测已知的几何结构，还能够分析未知或未受检测的几何图形组合，可以将多层结构版图叠加在一起,根据需求计算交叠面积、两层之间固定区域图形边缘距离等，能够检测某几层之间的几何结构，实现全面检测，匹配结果能够正确体现新的设计、工艺相互作用，大大减少了光刻解决方案的选择时间,缩短了光刻工艺研发周期，保证了光刻技术的成功实施。

此外，相较传统方法，实施例2从空间域实现光刻解决方案预测，能够直观反馈版图设计上的缺陷，对设计公司更具指导意义，能直接向后端设计工程师反馈版图中哪些几何图形不满足需求，并指导他们进行修改。

实施例2包括匹配所需的数据库建立以及基于几何特征匹配进行光刻解决方案预测两部分。

其中，匹配所需的数据库建立包括：

输入步骤：输入标准版图的相关参数,包括多个标准版图及对应的光刻解决方案。

分析步骤：对输入的标准版图图形进行几何信息提取，包括标准版图中所有图形的线宽、间距、角对角的宽度、角对角的间距。

统计步骤：对提取的标准版图图形的几何信息进行统计与分类，统计项主要包括版图图形的最大宽度、最小宽度、最大长度、最小长度、最大间距、最小间距、角对角的最大宽度、角对角的最小宽度、角对角的最大间距、角对角的最小间距、平均长度、平均宽度、角对角的平均宽度、角对角的平均间距、平均密度。

建库步骤：建立数据库，存储版图几何信息的提取结果、统计结果以及分类结果组合成的匹配信息。

基于几何特征匹配进行光刻解决方案预测，包括：

输入步骤：输入待匹配的掩模设计图形的特征图形，可以是全部版图图形或从版图图形中截取的特征区域。特征区域选取原则为：反映版图实际结构的具有代表性的图形。

分析步骤：提取待匹配的掩模设计图形的特征图形的几何信息。

统计步骤：对输入的待匹配的掩模设计图形的特征图形进行几何分析，并对分析结果进行统计与分类。

匹配步骤：将待匹配的掩模版图的信息输入数据库中，并与标准版图图形的信息进行匹配。所述待匹配的掩模版图的信息和标准版图图形的信息包括前述的待匹配的掩模版图图形和标准版图图形几何分析的提取、统计与分类的结果。

输出步骤：给出包含整体以及各个独立指标的待匹配的掩模版图与标准版图图形的互相匹配的结果及报告。

预测步骤：根据待匹配的掩模版图与标准版图图形的匹配结果以及结果分析报告，预测版图的光刻解决方案，其中光刻解决方案包括：光源、光源偏振态、掩模版极性、数值孔径、光刻叠层信息、焦深、曝光宽容度、掩模误差增强因子、工艺窗口。

根据本发明提供的基于版图几何匹配的光刻解决方案预测方法,在建立标准版图集合以及光刻解决方案库之后，输入新产品的未经优化的原始设计版图，通过匹配提取、统计、分类的版图几何信息，得到版图的匹配结果，根据匹配结果选择合理的光刻解决方案，预测该设计版图的光刻工艺条件以及光刻工艺窗口。

实施例2参考图2所示，提供了一种基于版图几何特征匹配的光刻解决方案预测方法，该方法包括：

步骤S01：输入标准版图集合及光刻解决方案。

输入标准版图的相关参数,包括多个标准版图及对应的光刻解决方案。标准版图是一种线条结构的测试图形，如图3(a)所示。在标准版图中，具有较高密度的图形(热点图形)特征尺寸为50nm。所述光刻解决方案包括：版图的光源形貌,光源偏振态、掩模版极性、数值孔径、光刻叠层信息、焦深、曝光宽容度、掩模误差增强因子、工艺窗口等。

步骤S02：对版图图形进行几何分析。

对输入的标准版图图形进行几何特征提取。标准版图的几何分析包括标准版图如图3(a)中所有图形的线宽、间距、角对角的宽度、角对角的间距。

步骤S03：几何图形统计与分类。

标准版图的几何分析统计与分类包括：图3(a)中标准版图图形的最大宽度、最小宽度、最大长度、最小长度、最大间距、最小间距、角对角的最大宽度、角对角的最小宽度、角对角的最大间距、角对角的最小间距、平均长度、平均宽度、角对角的平均宽度、角对角的平均间距、平均密度。

步骤S04：建立标准版图几何信息库。

建立版图信息库，储存标准版图图形的几何信息。

步骤S05：从版图中提取特征图形。

输入待匹配的版图图形，该图形既可以是待匹配掩模设计的全部版图图形或从全部版图图形中截取的特征区域。特征区域选取原则为：反映版图实际结构的具有代表性的图形。待匹配的版图图形如图3(b)所示。

步骤S06：对版图图形进行几何分析。

对输入的待匹配版图图形进行几何特征提取，包括待匹配的版图图形如图3(b)中所有图形的线宽、间距、角对角的宽度、角对角的间距。

步骤S07：统计几何版图信息并存储。

获取并存储待匹配版图图形的统计，包括图3(b)中版图图形的最大宽度、最小宽度、最大长度、最小长度、最大间距、最小间距、角对角的最大宽度、角对角的最小宽度、角对角的最大间距、角对角的最小间距、平均长度、平均宽度、角对角的平均宽度、角对角的平均间距、平均密度。

步骤S08：将版图信息导入数据库中并进行匹配。

将待匹配版图图形的统计信息导入数据库中并进行匹配，所述待匹配的掩模版图的信息和标准版图图形的信息包括待匹配的掩模版图图形和标准版图图形的几何分析的统计与分类结果。

步骤S09：给出匹配程度结果及匹配分析报告。

计算匹配度结果，生成匹配分析报告。所述匹配结果步骤包括：根据待匹配的掩模版图与标准版图图形的几何分析的统计与分类结果，给出相似度的评价指标，最终作为匹配结果，并给出详细匹配对比曲线图和分析报告。

步骤S10：预测版图的光刻解决方案。

根据待匹配版图图形与标准版图图形的匹配结果以及结果分析报告，预测待匹配版图图形的光刻解决方案。

所述的光刻解决方案，包括：标准版图与待匹配版图的最佳光源，(如图4(a)、5(a)所示)，标准版图与待匹配版图优化后的掩模版图信息(如图4(b)、5(b)所示)，光源偏振态、掩模版极性、数值孔径、光刻叠层信息、焦深、曝光宽容度、掩模误差增强因子、工艺窗口等。

表1为本发明实施例2提供的标准版图(如图3(a)所示)与待匹配版图(如图3(b)所示)的SMO结果(光源、工艺窗口)以及互换光源后的MO结果(工艺窗口)。

标准版图(如图3(a)所示)与待匹配版图(如图3(b)所示)是根据同一个设计规则下设计出来的不同的版图，经过分析后发现二者具有几乎相同的版图统计信息。经过对两个版图分别进行光源-掩模联合(SMO)后，二者的最佳光源分布分别如图4(a)与图5(a)所示，优化的局部版图信息分别如图4(b)与图5(b)所示。两种版图进行优化时，在不同的误差容限下的工艺窗口如表1所示。从表1中可以看出，两种版图尽管具体分布不同，但是他们的工艺窗口十分接近，均能够同时满足(或不满足)光刻工艺对工艺窗口的要求。从图4(a)、4(b)和图5(a)、5(b)中也可以看出二者的光源优化结果类似。进而证明了在同一套设计规则下二者的SMO结果是可以通用的，因此可以通过匹配的方法判断某个位置的图形是否属于已经建立的版图图形库，进而判断该图形是否能够使用某一种特定的SMO解决方案，并预测工艺窗口。

本发明实施例提供的一种基于版图几何特征匹配的光刻解决方案预测方法至少包括如下技术效果：

1、在本申请实施例中，本发明建立标准版图几何信息数据库，获得待匹配版图几何信息，利用待匹配设计版图的几何信息统计结果与已知的几何信息库进行匹配分析，预测版图的光刻工艺解决方案。本发明从设计版图出发，建立了设计与工艺的相互联系，实现了从版图中未知的几何结构组合中提取的统计信息参数与数据库的匹配，使得未知的几何结构组合信息也参与到数据库的匹配，从而补充并丰富了传统的设计规则检测的功能，可以为未知的版图图形提供工艺研发的预选方案。

2、在本申请实施例中，本发明不仅能够检测已知的几何结构，还能够分析未知或未受检测的几何图形组合，匹配结果能够正确体现新的设计、工艺相互作用，大大减少了光刻解决方案的选择时间,缩短了光刻工艺研发周期，保证了光刻技术的成功实施。

3、在本申请实施例中，本发明可以将多层结构版图叠加在一起,根据需求计算交叠面积、两层之间固定区域图形边缘距离等，能够检测某几层之间的几何结构，实现全面检测。

4、在本申请实施例中，本发明通过提取、统计、分析待匹配版图图形和标准版图图形的几何信息匹配结果来预测版图的光刻解决方案，而传统方法采用版图频谱分布匹配结果进行预测，无法直观反馈版图设计上的缺陷。相较传统方法，本发明从空间域实现光刻解决方案预测，能够直观反馈版图设计上的缺陷，对设计公司更具指导意义，能直接向后端设计工程师反馈版图中哪些几何图形不满足需求，并指导他们进行修改。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。