如何使用亚分辨率辅助图形优化图像？

亚分辨率辅助图形（Subresolution Assist Features，SRAF）是光刻工艺中扩展工艺窗口的常用途径之一^[20-22]。不像光学邻近修正那样仅能对设计中存在的图形进行调整，亚分辨率辅助图形是加入了一些设计中不存在的图形形状。这些图形是基于对光刻工艺的详细了解，加入到掩膜中以提高掩膜性能的一种虚假图形，也称为辅助图形。通过分析环形照明对工艺窗口的影响，可以理解使工艺窗口得到扩展的关键机制。对于特定的节距，环形照明可以提供较大的聚焦深度增强效果。这个节距就是光瞳面中一级衍射光束和零级光束离中心的距离相同时的那个距离。尽管增强效果随着节距的变化而快速下降，但是在最优节距附近的一定范围内，还是具有较大的聚焦深度增强效果。为了将聚焦深度增强效果扩展到其他尺寸的节距，可以在原先的线条之间添加一些虚假图形，使最终的节距在选定的环形照明下更接近最优节距（见图3-23）。在适当的节距中放置辅助图形，能给用于提高空间频率而采用的隔绝和半隔绝线条提供嵌套的环境，这就更好地符合前面提到的双光束条件。这个概念可以扩展到在每个间隔增加一个、两个和更多的辅助图形。文献中报道过曾经使用了多达四个辅助图形。从前面的讨论中也显然表明，辅助图形并不能用于任意小的节距中。只有当一级衍射图形在添加了新的图形后也能通过透镜，增加辅助图形才起到作用。应该注意，辅助图形一般并不产生新的衍射级次，但是可以增强已存在的高频衍射级次。由于只有在增强效应大到能足够克服极端分辨率限制情况下的调制损失时才表现出其优势，因此就制约了能使用辅助图形的最小节距。

图3-23 环形照明下工艺窗口与节距的关系，以及通过亚分辨率辅助图形实现的工艺窗口改善(www.xing528.com)

如果辅助图形的宽度较大，它们将更加有效。然而，因为辅助图形在最终形成产品时又是不希望的，因此不应该出现在最终的光刻胶图像中。有两个可能的策略可以解决这个问题，其中之一是使用第二次曝光来去除辅助图形。然而不幸的是，这样的两次曝光将严重地减小曝光设备的生产效率、增加生产成本，因此一般是应该避免的。替代的方式是将虚假图形的尺寸减小到使它们不会出现在晶圆上。这是使用最普遍的辅助图形方式，同时也解读了“亚分辨率”名称术语的含义。但遗憾的是，基于可被光刻的考虑，其最大尺寸受到限制，我们还不能充分发挥其潜在优势。由于尺寸受到制约，因此衍射光强从一个级次转换到更高级次的效率受到了限制。辅助图形不会被光刻到晶圆上的最大尺寸取决于多种因素，首要的是NA和选择的照明类型、使用的光刻胶、以及版图线条和辅助图形之间允许的最小距离。避免辅助图形被光刻到晶圆上的要求也限制了在掩膜中给定位置可以插入多少辅助图形，可能必须执行避免插入三道和四道辅助图形的限制。基于掩膜的可制造性和检查的需要，也可能需要增加更多的限制。例如，可以规定辅助图形的最短长度。在布局之后，通过去除部分辅助图形使这些限制得到落实，但这就会导致一些图形或者部分版图没有被辅助图形保护。因此，设计的某些部分会出现比其他部分大得多的因工艺而导致的变化。这样，成功实施这项技术的关键就是使版图中尽量不要出现这种因为受到各种因素的制约而不能采用辅助图形的情况。

使用辅助图形的一个重要问题是与基于模型的OPC程序的相互影响。例如，按照辅助规则要求，将导致版图中影响CD变化的节距尺寸的不连续性。一般在放置有附加辅助图形的区域与没有放置辅助图形的区域之间，节距明显不同，光刻时需要的线宽修正量就会有较大差别。这种差别是由空间像的拓扑变化引起的。在未采用辅助图形的区域，沿着线宽方向，空间像的光强单调增强，在两条线条的中心位置光强最强。在添加有辅助图形的区域，由于在原来版图两条线条的中心位置添加有辅助图形，使得空间像中该位置引入一个局部最小值。空间像分布的剧烈变化就可能给通过空间像参数来解决非光学效应的基于模型的OPC方法带来问题。因此，实施辅助图形就要求对模型进行非常认真的校准，以避免由OPC误差带来线宽的系统性变化问题。