二维版图对低k成像的影响及OPC的重要性

对低k成像来说，一组有关的附加问题是需要考虑二维版图。在许多情况下，它们损害了光学邻近修正的能力，并且一般会减小几乎所有RET的效率。如我们所看到的，与低k成像有关的几个效应导致了下述结果：线端缩短、拐角变圆、以及线条宽度突然较大变化引起图像的非局部减幅振荡等对短而直的线条提出了极大的挑战，而对长的直线条，这些效应的关注很少。基于模型的OPC

图3-28 短线条情况下亚分辨率辅助图形效率降低的实例

（这些版图被用于图3-29中的计算）

a）采用辅助图形的版图：辅助图形与主线条的长度相同

b）采用辅助图形的版图：仅将辅助图形的长度缩短

c）未采用辅助图形的版图

已经极大地改善了这方面的能力，虽然修正局部的线宽变化仍然是一个挑战。图3-20显示了版图二维问题对OPC很重要的各种版图类型。一个实例是由两根线条成的T形连接，特别是在SRAM中十分常见的“腿”很短的T形连接图形情况。另一个实例是在两个较窄的器件之间放置的接触压焊点情况。最后的例子是一系列的水平栅附件存在一个垂直栅。通过分析一个未修正结构的空间像，就可以了解与这些设计相关的问题。T形连接图形显示出先前讨论的空间像的波动性。因此，在离开T形连接处的位置存在线条被夹断的趋势。在这些区域，OPC算法通过加宽线条试图修正线宽的变化。OPC残存的误差和不完美的片断会导致对线条上相应部分线宽的控制变差。如果该线条是有源栅的一部分，过度修正将导致驱动电流减小，而修正不足将导致泄漏增加。如果其中一段线条较短，形势将更加严峻。这种情况下，OPC修正不仅必须补偿空间像的摆动，而且必须补偿较短线条段上的线端缩短。在短线条段端头的榔头形状更一步增加了空间像的摆动。为了以足够的精度修正这些效应，所有的结果将是高度破碎的掩膜像，这不仅增加了数据量而且本身也易于产生误差。因为器件相当窄，由泄漏或驱动电流表示的性能将十分易变。与此相似的一种情况是在两个较窄器件之间的接触压焊点。器件中心部分宽度的变化导致有源栅区发生摆动。如果栅很短，端头的榔头形状将在其中一个端头上由接触压焊点引起对空间像的另一个干扰。如果使线条末端和接触压焊点保持在发生空间像摆动的区域之外，就可以改善线宽控制。

下面通过几个实例说明使用短线条时RET效率的减小。图3-28所示为版图实例，该设计包括了间距为660nm的一组线条，采用193nm曝光和0.7NA的环形照明成像，采用亚分辨率辅助图形来提高这些半隔离线条的工艺窗口。在相当长的线条之间放置了两个辅助图形，每根线条的目标CD为90nm。图3-29所示为图3-28中版图的工艺窗口。对相当长的线条，通过使用亚分辨率辅助图形使得聚焦深度增加接近70%，如图3-29中虚线所示。图3-29中的实心方块对应辅助图形和版图线条逐步缩短的情况。工艺窗口优势在特征长度为1μm时开始下降，并且在线条长度为200nm时完全消失。即使在400nm时，线条长度可以获得小于总工艺窗口增加量的1/3。关于问题的进一步研究表明，DOF损失是两个效应的综合结果，其中一个效应是当辅助图形变得更短时，它的有效性将减弱。图中实心圆表示的是中心线条的长度保持相当长，只是缩短辅助图形的长度，完全证明了辅助图形缩短的效应。第二个因素是主要图形的长度，在图3-29中用空心菱形表示。在这种情况下，没有使用辅助图形，仅仅使线条长度缩短。这时工艺窗口损失适中但仍然存在。这个实例说明，短线条图形对包括亚分辨率辅助图形或专门照明条件这类RET是不利的。

应该注意，通过采用辅助图形获得的工艺窗口增大以及随着线条长度日益减小而发生的工艺窗口衰退的严峻程度和速度的细节情况，与多种因素有关，包括节距、照明条件、辅助图形、和辅助图形的放置等，并且变化很剧烈。然而，短线条图形对有效的RET是不利的这一基本结论仍保持未变。(www.xing528.com)

上述作用基本与这样的事实有联系：当线条长度减小时，由线条阵列确定的衍射级次的局部化正变得日益减少。另一方面，RET优化衍射级次图形的工艺窗口性能则在光瞳面的局部区域。当图形中越来越大的部分位于亚分辨率增强技术的优化性能区以外时，它将变得越来越无效。大多数RET的工作是基于由线宽与间距相等的线条组成的阵列，具有固定节距的长线条导致高度局部化的衍射

图3-29 对图3-28中的版图，随线条长度变化而变化的工艺窗口减小情况（本图说明短线条情况下使用辅助图形的优点在减小，主要的效应是辅助图形变短则益处减小，实心方块对应图3-28a；圆对应图3-28b；菱形对应图3-28c）

级次，这是RET工作效果最佳的情况。版图越接近这种情况，就对RET越有利，OPC修正的应变也就越小。如果版图设计中包含有许多弯曲和扭曲的短线条图形，意味着版图将导致OPC程序发生巨大的应变，采用RET几乎不会得到什么益处。

在多数情况下会产生短线条图形，而且不同情况下的结果差别较大。图3-30所示的版图实例将导致采用短条辅助图形出现的问题。当水平线条阵列被辅助图形保护得很好时，对垂直互连的保护则很差。辅助图形生成程序将尝试按照图中所示的情况放置辅助图形^[30]。水平辅助必须被削减以避免接触主要图形。由于下述事实，使得问题进一步复杂化：放置辅助图形时，通常不允许出现三路交叉，否则交叉将可能不再成为“亚分辨率”，导致晶圆上残存光刻胶。如果中心的水平互连没有辅助保护，它将变成一个严峻的工艺问题。如果像图3-30中那样的水平线条不能避免，将垂直线条末端和水平线条之间的距离增加到至少可以放置一个辅助图形当然是一个选择。然而，这却导致了面积明显增加。在这种情况下，最好的有效利用面积的方案通常是把中心水平互连的宽度改变为非临界互连宽度，从而无需采用辅助图形来保持要求的工艺窗口。

图3-30 两个梳状结构的辅助图形放置方案比较

（第二个例子中的水平线条与垂直线条之间的间距已经增加。最上面一排是原始版图；中间一排是辅助图形初始放置情况；最下面一排是在采用清除码之后保留的辅助图形。左边的实例中，清除码必须去除所有的垂直辅助图形，因为它们会产生不希望的辅助交叉。在右边一列中，间距已增大到可以放置一个连续的水平辅助图形。左边一列导致严重的工艺困难。水平互连不仅没有辅助图形，从而导致极差的工艺窗口，而且由于强烈变化的近邻，使OPC处理复杂化）