一种基于卷积核的集成电路光刻制造建模方法技术

本发明专利技术公开的基于卷积核的集成电路光刻制造建模方法，提出了基于卷积核分解算法的光刻制造模拟系统框架，并利用构建卷积核组和建立光强贡献表的方法大大减少了空间点光强的计算量，能够快速计算和预测在集成电路光刻制造过程中硅表面点光强的分布，从而可以用于光刻模拟中二维成像轮廓的快速提取，并可应用于集成电路设计的可制造性验证。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路光刻模拟方法，尤其是基于卷积核的集成电路光刻制造建模方法，属于集成电路计算机辅助设计领域。
技术介绍
集成电路的最小线宽和最小间距变得越来越小，当曝光线条的特征尺寸接近曝光系统的理论分辨极限时，硅圆片表面成像将产生明显的畸变，即产生所谓的光学邻近效应(OPE，optical proximity effect)，从而导致光刻图形质量严重下降。任何掩模图形和硅圆片表面实际印刷图形之间的不一致，即IC版形转移的失真，都会影响最后产品的性能参数，并降低集成电路的生产成品率。为了使光刻的结果能最好地符合版图的原始设计，工业界提出了对掩模作预失真处理(OPC，optical proximity correction)或在掩模上加一层相位转移模(PSM，phase-shifting mask)等掩模补偿方法。目前世界上所有重要的集成电路生产厂家的0.18um以下栅工艺都使用了以上提到的技术。光学邻近效应校正(OPC)是掩模补偿技术中最重要的组成部分，是目前超深亚微米集成电路设计和生产中最重要、最常用的掩模补偿方法，它的基本原理是预先改变掩模上图形的形状来补偿由于光学衍射和工艺的非线性所引起的失真。在相同的生产条件下使用这种技术后，能用现有的光刻设备制造出具有更小特征尺寸线条的集成电路。为了在亚波长光刻的条件下正确地估计出硅片上的成像并指导OPC技术的使用，光刻成像模拟在现代集成电路生产中是不可缺少的。随着集成电路的规模接近千兆级，往往一层版图的数据量就会达到千兆字节，这种情况要求实用型的光刻成像模拟系统在保持相同精度下必须是快速高效的。光刻成像模拟问题很大程度上可以表达为部分相干光在带像差的孔径系统中的投射成像问题。为了获得在给定光学系统条件下掩模的二维光学成像结果。原先的光刻成像模拟系统(如著名的SPLAT)都是借助傅立叶光学中的Hopkins公式进行计算的I(f,g)=∫-∞+∞∫-∞+∞T(f′+f,g′+g;f′,g′)·F(f′+f,g′+g)·FH(f′,g′)df′dg′---(a)]]>I(x，y)＝F-1{I(f，g)} (b) 其中I(f，g)是输出光强I(x，y)的二维傅里叶变换，F(f，g)是掩模传输函数F(x，y)的二维傅里叶变换，T(f′，g′；f″，g″)是光学系统的传输交叉系数(TCC，transmission cross coefficient)，它是一个与掩模形状完全无关的四维函数，描述了从光源到像平面中包括照明系统和成像系统在内的整个光学系统的作用，其表达式为T(f′,g′;f′′,g′′)=∫-∞+∞∫-∞+∞J(f,g)·K(f+f′,g+g′)·KH(f+f′′,g+g′′)dfdg---(c)]]>其中J(f，g)是光源的互强度函数；K(f，g)是成像系统的频率响应函数。由于Hopkins公式本质上是一个非线性系统，为计算一个区域的光强分布，必须计算一次4重积分并包括若干次的FFT，计算量相当大。随着集成电路的规模接近千兆级，往往一层版图的数据量就会达到千兆字节，如果模拟系统还是按照原始Hopkins公式进行对光刻成像系统的模拟，整个系统的运行速度将会慢得没有实用性(一般认为如果一次处理过程能够在24小时内完成，那么这种方法是实用的)。因此，实现快速的空间点光强计算是势在必行的任务。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出，以实现能够较为精确并快速的预测集成电路光刻成像结果。本专利技术的基于卷积核的集成电路光刻制造建模方法，依次包括如下步骤1)设置光刻机的基本参数光源的波长λ，光学系统的数值孔径NA，照明的相干系数s，光学系统的物/像放大倍率M，光刻系统的空间影响范围A；2)计算光源的互强度函数J(f，g)根据光刻机照明系统的光源形状和位置，利用科学出版社1981年版《光学原理》中第667页至677页所述公式，计算光源的互强度函数J(f，g)在频域上的分布，其中f，g为频域坐标；3)计算成像系统的频率响应函数K(f，g)根据光刻机成像系统的光瞳相差参数，利用科学出版社1981年版《光学原理》中第616页至634页所述公式，计算成像系统的频率响应函数K(f，g)在频域上的分布，其中f，g为频域坐标；4)构建4维的传输交叉系数TCC通过下述公式计算TCC矩阵，其中f′，g′，f″，g″，f，g为频域坐标T(f′,g′;f′′,g′′)=∫-∞+∞∫-∞+∞J(f,g)·K(f+f′,g+g′)·KH(f+f′′,g+g′′)dfdg---(1)]]> 5)校正模型的参数读入用于校正光刻模型的测试版图，读入该版图经过光刻机制造后的实测数据，计算测试版图经过模拟光刻后图形的尺寸，并与实测数据相比较，通过下式计算模拟过程的误差εtotalϵtotal=Σi(dmodeli-dmeasurei)2---(2)]]>其中dmodeli表示第i个模拟计算的尺寸，dmeasurei第i个实测的尺寸；逐次改变λ，NA，s，以及成像系统的光瞳相差参数，重新计算4维的传输交叉系数TCC，并重复上述过程计算模拟过程的误差εtotal；选取εtotal最小的该组模型参数作为校正后模型的参数，此时的传输交叉系数为校正后模型的传输交叉系数；6)以二维方式排列TCC矩阵定义(f1，g1)和(f2，g2)分别为新的矩阵行、列编号，把TCC以二维方式排列，如下式所示TCC(f1,g1,f2,g2)=Tcc0,0,0,0ΛTcc0,0,f2,g2MOMTccf1,g1,0,0ΛTccf1,g1,f2,g2---(3)]]>7)分解TCC矩阵通过下列本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于卷积核的集成电路光刻制造建模方法，其特征在于它依次包括如下步骤：１）设置　光刻机的基本参数：光源的波长λ，光学系统的数值孔径ＮＡ，照明的相干系数ｓ，光学系统的物／像放大倍率Ｍ，光刻系统的空间影响范围Ａ；２）计 算光源的互强度函数Ｊ（ｆ，ｇ）根据光刻机照明系统的光源形状和位置，计算光源的互强度函数Ｊ（ｆ，ｇ）在频域上的分布，其中ｆ，ｇ为频域坐标；３）计算成像系统的频率响应函数Ｋ（ｆ，ｇ）根据光刻机成像系统的光瞳相差参数，计算 成像系统的频率响应函数Ｋ（ｆ，ｇ）在频域上的分布，其中ｆ，ｇ为频域坐标；４）构建４维的传输交叉系数ＴＣＣ通过下述公式计算ＴＣＣ矩阵，其中ｆ′，ｇ′，ｆ″，ｇ″，ｆ，ｇ为频域坐标，Ｔ（ｆ′，ｇ′；ｆ″，ｇ″）＝∫↓［－ ∞］↑［＋∞］∫↓［－∞］↑［＋∞］Ｊ（ｆ，ｇ）.Ｋ（ｆ＋ｆ′，ｇ＋ｇ′）.Ｋ↑［Ｈ］（ｆ＋ｆ″，ｇ＋ｇ″）ｄｆｄｇ－－－－－－－－－－－－（１）５）校正模型的参数读入用于校正光刻模型的测试版图，读入该版图经过光刻机 制造后的实测数据，计算测试版图经过模拟光刻后图形的尺寸，并与实测数据相比较，通过下式计算模拟过程的误差ε↓［ｔｏｔａｌ］：＊＊＊－－－－－－－－－－－－（２）其中ｄ↓［ｍｏｄｅｌｉ］表示第ｉ个模拟计算的尺寸，ｄ↓［ｍ ｅａｓｕｒｅｉ］第ｉ个实测的尺寸；逐次改变λ，ＮＡ，ｓ，以及成像系统的光瞳相差参数，重新计算４维的传输交叉系数ＴＣＣ，并重复上述过程计算模拟过程的误差ε↓［ｔｏｔａｌ］；选取ε↓［ｔｏｔａｌ］最小的该组模型参数作为校正后模型 的参数，此时的传输交叉系数为校正后模型的传输交叉系数；６）以二维方式排列ＴＣＣ矩阵定义（ｆ１，ｇ１）和（ｆ２，ｇ２）分别为新的矩阵行列编号，把ＴＣＣ以二维方式排列，如下式所示：＊＊＊－－－－－－－－－－－－（ ３）７）分解ＴＣＣ矩阵通过下列步骤计算ＴＣＣ矩阵的特征值与特征向量：第一步通过正交变换把ＴＣＣ矩阵压缩为一个实对称三对角阵；第二步求出这个压缩矩阵的特征值和特征向量；第三步将压缩矩阵的特征向量与第一步 所用正交阵相乘，得到ＴＣＣ矩阵的特征向量；８）选择部分特征向量和特征值组构成空间卷积核组将特征值按大小排序，并且选择最大的至少６...

【技术特征摘要】
1.一种基于卷积核的集成电路光刻制造建模方法，其特征在于它依次包括如下步骤1)设置光刻机的基本参数光源的波长λ，光学系统的数值孔径NA，照明的相干系数s，光学系统的物/像放大倍率M，光刻系统的空间影响范围A；2)计算光源的互强度函数J(f，g)根据光刻机照明系统的光源形状和位置，计算光源的互强度函数J(f，g)在频域上的分布，其中f，g为频域坐标；3)计算成像系统的频率响应函数K(f，g)根据光刻机成像系统的光瞳相差参数，计算成像系统的频率响应函数K(f，g)在频域上的分布，其中f，g为频域坐标；4)构建4维的传输交叉系数TCC通过下述公式计算TCC矩阵，其中f′，g′，f″，g″，f，g为频域坐标，T(f′,g′;f′′,g′′)=∫-∞+∞∫-∞+∞J(f,g)·K(f+f′,g+g′)·KH(f+f′′,g+g′′)dfdg------------(1)]]>5)校正模型的参数读入用于校正光刻模型的测试版图，读入该版图经过光刻机制造后的实测数据，计算测试版图经过模拟光刻后图形的尺寸，并与实测数据相比较，通过下式计算模拟过程的误差εtotalϵtotal=Σi(dmodeli-d...

【专利技术属性】
技术研发人员：严晓浪，史峥，王国雄，马玥，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]