（电路与系统专业论文）应用于opc的多边形匹配比较研究.pdf

摘要 随着集成电路的工艺发展到超深亚微米阶段，集成电路的复杂度越来越高， 特征尺寸也变的越来越小。当集成电路的特征尺寸接近光刻机曝光的系统极限， 即特征尺寸接近或小于光刻光源时，硅片上制造出的版图会出现明显的畸变。我 们把这种现象称为光学邻近效应( o p e o p t i c a lp r o x i m i t ye f f e c t ) 为了应对光 学邻近效应，工业界提出了分辨率增强技术( r e t r e s o l u t i o ne n h a n c e m e n t t e c h n o l o g y ) ，减小设计版图与制造版图之间的误差。在光刻分辨率增强技术中， 光学邻近校正( o p c o p t i c a lp r o x i m i t yc o r r e c t i o n ) 已成为最重要的技术。 光学邻近校正不是一个一次就能得到精确结果的过程，它是一个不断迭代的 过程，需要多次验证修改。于是对已经做过o p c 的版图( p o s t o p c 版图) 验证后 的修正就逐渐成为提高o p c 质量的必需步骤。传统的p o s t o p c 版图的修正需要对 整个版图重做o p c ，这样浪费了前次o p c 的结果，而且可能会引入新的错误。于 是业界提出了一种局部修正的办法o p c 平滑校正技术，充分利用前次o p c 的 结果，对出错点进行局部修正，以提高效率。 本文研究的对象是原始版图( p r e o p c 版图) 和p o s t o p c 版图中的图形。对 版图中最基本的单元进行分析处理，力求得到能够优化o p c 的算法。本文提出了 一种用于p o s t o p c 版图修诈的多边形匹配比较的线性算法。算法通过比较 p r e o p c 和p o s t o p c 的版图，提取o p c 校正时的分段信息和段偏移量，使得 p o s t o p c 版图的修正能够充分利用前次o p c 的结果，避免了重做o p c ，提高了 o p c 验证后修正的效率。 关键词：可制造性设计：光学邻近校正；分辨率增强技术；多边形匹配比较 a b s t r a c t w h e nt h ep r o c e s so fv l s ih a sd e v e l o p e dt ov d s m ( v e r yd e e ps u bm i c r o n ) ，t h e c o m p l e x i t yo fv l s ii sl a r g e l yi n c r e a s e da n dt h ef e a t u r es i z eh a sb e c o m es m a l l e r w h e nt h ef e a t u r es i z e si nt h ed e s i g na r en e a ro rs h o r t e rt h a nt h ew a v e l e n g t ho ft h e l i t h o g r a p h i cl i g h ts o u r c e ，t h er e a ls h a p e sc r e a t e do i lw a f e rw i l ln o tb ec o n s i s t e n tw i t h t h e l a y o u t i nt h i sc a s e 0 p t i c a lp r o x i m i t ye f f e c t ( o p e ) h a p p e n s t os o l v e t h e p r o b l e mo fo p e ，r e s o l u t i o ne n h a n c e m e n tt e c h n o l o g y ( r e t ) e m e r g e st om t a i nt h e c o n v e n t i o n a li cm a n u f a c t u r ee q u i p m e n t st oc r e a t ec i r c u i tw i t hs m a l l e rf e a t u r e s a m o n gt h er e s o l u t i o ne n h a n c e m e n tt e c h n o l o g i e s ，o p t i c a lp r o x i m i t y c o r r e c t i o n ( o p c ) h a sb e c o m et h em o s ti m p o r t a n tt e c h n i q u e o p ci sn o tao n e p a s s t h r o u g hb u ta ni t e r a t i v ep r o c e s s p o s t - o p cv e r i f i c a t i o na n d f i x i n gi s a ne s s e n t i a lp a r to ft h eo p ct e c h n i q u e h o w e v e r , t h et r a d i t i o n a lw a yo f p o s t - o p cf i x i n gi sr e d o i n go p cf o rt h ew h o l el a y o u to n c ea g a i n t h em e t h o dn o t o n l yw a s t e st h er e s u l to ft h ep r e v i o u so p ca n di n c r e a s e st h ec o m p u t a t i o nc o m p l e x i t y ， b u tm a ya l s oi n t r o d u c es o m en e we r r o r s f o rt h i sr e a s o n ，ar e g i o n a lc o r r e c t i o nm e t h o d i sf o u n d w ec a l li ts m o o t ho p cf i x i n gt e c h n i q u e i tu t i l i z e st h ep r e v i o u so p cr e s u l t a n df i x e st h ee r r o rw i t h i ni t sa r e a i nt h i sw a yt h ee f f i c i e n c yi sh i g h l yi m p r o v e d t h i sp a p e ra n a l y z e st h ep o l y g o n si nt h el a y o u t ，t h es m a l l e s tc e l li nal a y o u ta n d a t t e m p t st od i s c o v e rt h eo p t i m i z a t i o nm e t h o df o ro p c i tp r e s e n t sal i n e rp o l y g o n m a t c h i n ga n dc o m p a r i s o na l g o r i t h mf o rp o s t o p cf i x i n gt e c h n i q u e b yc o m p a r i n gt h e p r e o p ca n dp o s t o p cl a y o u t ，i tr e c o g n i z e sa n dr e c o r d st h ef r a g m e n t a t i o na n do f f s e t i n f o r m a t i o n t h e r e f o r et h ep o s t o p cf i x i n gp r o c e s sc a nr e u s et h ep r e v i o u so p cr e s u l t b ya v o i d i n gr e d o i n go p ca l l - o v e ra g a i n ，t h ee n t i r ep r o c e s s i n ge f f i c i e n c yi sh i 曲l y i m p r o v e d k e yw o r d s ：d e s i g nf o rm a n u f a c t u r ed f m ，o p t i c a lp r o x i m i t yc o r r e c t i o no p c ； r e s o l u t i o ne n h a n c e m e n tt e c h n i q u er e t ；p o l y g o nm a t c h i n ga n dc o m p a r i s o n 浙江人学硕l ：学位论文 第一章绪论 1 1 集成电路的发展状况 在现代信息社会，微电子技术、电子技术和计算机技术在互相支持、互相渗 透和互相促进，并且得到了飞速的发展。作为现代信息技术支柱的计算机和通信， 它们的主要硬件设备是集成电路。集成电路技术是已经改变了我们生活方式的革 新器件及其系统的基础技术。集成电路的制造比起2 0 世纪6 0 年代前用于制造电 子系统的分离元件来，体积更小而功耗更少。集成技术的发展使得我们能够采用 更多的晶体管来构造一个系统，能够允许我们制造出能力更强的系统来解决问 题，实现这种进步的因素在于生产制造技术和电子设计技术的进步。 自从1 9 5 9 年世界上第一块集成电路在美国的德州仪器公司和西屋电气公司 诞生以来。集成电路技术就一直以惊人的速度在发展。集成电路的集成度在不断 加强，一块硅片上可以集成几千万只晶体管，甚至上亿只晶体管。摩尔曾经对半 导体集成技术的发展作过预言：大约每1 8 个月，芯片的集成度就提高1 倍，功 耗下降一半，即摩尔定律( m o o r e sl a w ) 。这个被称为“摩尔定律”的预言成为了 以后几十年指导集成电路技术发展的最终法则。虽然摩尔定律不是一个物理意义 上的定律，但是集成电路行业中的学者、研发人员和工程技术人员已经自觉、不 自觉地成为这个定律的忠实执行者。集成电路的发展经历了小规模i c ( s s i ) 、 中规模i c ( m s i ) 、大规模i c ( l s i ) 、超大规模i c ( v l s i ) 和特大规模i c ( u l s i ) 的不同阶段，集成电路的性能( 高集成度、高速度和低功耗) 迅速提高。i c 发 展各阶段的主要特征如图1 1 所示： 发展阶段特征1 9 6 6 年1 9 7 1 年1 9 8 0 年1 9 9 0 年以后 m s il s lv l s lu l s l 元件书，芯片 1 0 2 ，1 0 31 0 3 1 0 s1 0 3 1 0 7a 0 7 1 0 9 特征线宽( 微米) 1 0 55 33 _ 1 1 速度功耗积( 微焦) 1 0 2 3 01 0 11 1 0 - 2 中的质量，降低 新产品全生命周期中的成本( 包括产品设计、工艺、制造、发送、支持、客户使 用乃至产品报废等成本) ，缩短产品研制开发周期( 包括减少设计反复，降低设 计、生产准备、制造及投放市场的时间) 。 图1 4 集成电路设计制造过程与d f m 浙江人学硕j ：学位论文 在实际应用中，d f m 是个十分宽泛的概念。包括成品率优化单元的生成、 版图压缩、晶圆优化等等设计，工艺中有可能涉及的各种问题。其中d r c 、基于 良率的布局、r e t 、成品率预报等等都是进行d f m 所必不可少的步骤f 3 l 。 目前采用集成电路制造： 艺都采用光刻机对载有集成电路板图的掩模进行 光刻。光刻过程实际上是光源投射的光线透过掩模版在硅片上成像的过程。在影 响芯片制造过程的工艺参数中，光刻系统的光学特性是最主要的。在制造工艺流 程中要准确选择、严格控制光刻系统的各项参数，如光源的极性、投影光的光波 波长和投影光的相干度等参数，以保证芯片的性能和成品率。 当半导体工业进入到超深亚微米时代后，设计规模越来越大，复杂度越来越 高。以9 0 r i m 和6 5 n m 节点为例，生产时采用的a r f 光源波长为1 9 3 r i m ，而所制 造产品特征尺寸的波长还不到光刻光源波长的一半，有的则接近其三分之一。由 于特征尺寸接近曝光系统分辨率，所以在曝光后在硅片上得到的图形就会和理想 图形有较大的差距，产生明显的畸变。如边角圆化、线端缩短，线宽变宽等。这 些失真将最终影响集成电路的电学特性，从而影响产品的功能和成品率。 1 5 本文完成的工作及组织结构 随着集成电路发展的规模持续扩大，特征线宽不断减小，这对电子设计技术 和生产制造技术提出了更高的挑战。作为可制造性设计的主流技术，光学邻近校 正( o p c ) 技术已成为一种保证和提高生产成品率和电路的性能的关键方法，并 且成为超深亚微米下集成电路设计和制造中必不可少的技术。o p c 对掩模图形 按照光刻工艺进行适当的修改，使之能够补偿光刻中的各种失真，达到设计的电 学性能。 而将光刻校正技术应用于实际芯片设计时，仍然面临许多需要解决的关键问 题，以保证其可行性与有效性。为了得到最理想的成品率，要求设计者和制造商 不断沟通，这个环节是成功d f m 设计的核心因为设计版图和制造的成品不可 避免的会存在差异。如何缩小这个差异就需要成功使用光学校正技术，还需要成 熟的算法和计算机辅助设计工具这些不仅包括图形形状操作以及对交替移相掩 模和光学邻近校正应用必不可少的版图优化的程序，也包括掩模验证算法。为使 o p c 发展成为一项更为完善的技术，仍然有大量的工作有待进行。 7 浙江人学缺l 擘位论文 如前所述，o p c 的处理不是一次性的，而是一个不断迭代优化的过程。不 但o p c 本身是一个不断迭代的过程，而且在o p c 处理之后，验证中由于各种原 因，仍可能发现处理中存在不当或错误之处，这时需对版图重新进行o p c 处理， 以修改这些错误。然而，首先，考虑到效率不必对整个版图重新处理，只需识别 特定的局部局域即可，其次，由于已有前次o p c 处理的基础，也不必完全从头 做o p c ，而可以从前次处理结果中吸取一部分有用信息，以此为基础进行优化， 以期提高验证后修正的效率和正确率。 本文的主体是其中“吸取”的有用信息的模块，即得出前次o p c 处理结果。 本文主要研究对象是掩模图形。通过对掩模图形的研究，具体而言就是找出一种 应用于识别光学邻近校正时图形边的切割方式和偏移量的方法，达到验证后o p c 的优化及提供进一步应用修正技术目的，实现一个对已进行的o p c 结果的预处 理过程。其直观的目的是得到理想的设计图形与原o p c 处理结果的比较，而后 面的新的o p c 校正工作将以此为基础进行。 本文第二章将主要介绍集成电路的生产工艺，生产中遇到的困难和解决方 法。第三章将介绍一种运用于光学邻近效应的优化方法p 傩t o p c 平滑修正 技术。本文研究的版图中的多边形的匹配比较就可以运用在这种技术中。第四、 五、六章将详细说明多边形匹配比较算法，并提供实现方案和试验结果。第七章 是对研究的总结和展望。 8 浙江人学硪_ l ：学位论文 第二章集成电路制造流程及工艺 2 1 光刻工艺 光刻是利用光敏的抗蚀图层，根据掩模在硅片上发生化学反应，结合刻蚀的 方法在各种薄膜上刻出需要的图形光刻由涂胶、前烘、对准和曝光、显影、后 烘、刻蚀、去胶等主要工艺组成。生产过程中，光刻要进行反复多次。光刻要求 最高净化等级环境。其能刻的最细的线条表征了生产工艺水平。如能刻9 0 衄的 工艺称为9 0 玎m 工艺线。 巴目白幽 ( a ) ( b ) ，f 甘嚣肖甘 ( c ) 图z 1 光刻工艺过程1 1 1 ( a ) 氧化硅片；( b ) 涂光刻胶；( c ) 前烘：( d ) 曝光； ( e ) 显影；( o 坚膜；国腐蚀；( h ) 去胶 ( 1 ) 丝茁在洁净干燥的硅表面涂上一层均匀而且厚度一定的光敏材科一光 刻胶。 ( 2 ) 虚丛8 0 。c 一1 0 0 。c 的恒温箱中烘5 r a i n l o m i n ，让胶中溶剂挥发掉，使 之干燥。 ( 3 ) 盈丝塑强基丝这是在高精度光刻机上进行的关键工序。把掩模版放在硅片 表面的胶层上，并且在紫外线下曝光。 ( 4 ) 堡星光刻胶在曝光时发生了光化学反应，在显影液中其浓度发生了变化， 未受光照的胶被显影液溶解掉，在表面形成胶的光刻窗口实现了图形从 9 浙江人学硪i ：学位论文 掩模版到硅表面抗蚀剂上的转移。 ( 5 ) 厦筮显影后的硅片放在1 5 0 。( 2 2 2 0 。c 温度下恒温，保持2 0 4 0 r a i n 去 除残留溶剂，使硅胶变硬，保证硅胶和s i 0 2 层的粘附质量。 ( 6 ) 厘垡采用特定的腐蚀液或在等离子体中将无胶膜保护的二氧化硅层去 除。在二氧化硅层上刻蚀出需要的图案。 ( 7 ) 耋壁用硫酸去除非金属膜上硅胶。 目前用于研究和生产的曝光方法是紫外、电子束、离子柬和x 射线等四种。 随着集成电路的发展，对光刻分辨率提出了越来越高的要求，也就需要对光刻技 术做出越来越精密的改进。 2 2 分辨率增强技术( r e t ) 几十年来集成电路( i c ) 按照摩尔( m o o r e ) 定律高速发展，集成电路生产 工艺从亚微米发展到超深亚微米，特征尺寸( c d 一般指芯片上最短的晶体管栅 极长度) 也不断缩小。这些为集成电路制造的复杂性和精确度提出了越来越高的 要求。目前世界上主要的i c 锘i j 造厂家的特征尺寸已经达到y 9 0 n m 及6 5 n m 的水平， 这几乎是光刻所用光源波长1 9 3 n m 的三分之一。当集成电路的最小特征尺寸减小 到了光刻所用光源波长以下时，用普通的掩模进行光刻已经达到了光刻机的物理 极限，由于光的衍射和光刻胶显影、蚀刻特性等因素带来的不可避免的影响，光 刻图形与掩膜图形之闯会存在明显的误差 4 1 。电路板图在超深亚微米光刻成像中 的畸变现象包括线段的回缩、拐角的圆化和线宽变窄。这种现象称作光学邻近效 应( o p e ) 。由光学邻近效应引起的版图图形的失真，会降低生产成品率和电路 的性能，甚至导致制造上的错误1 5 1 。 基于光学邻近效应的出现，工业界提出了相应对的分辨率增强技术( r e t ) 。 具体的主要包括离轴照明、光学邻近校正、移相掩模、次分辨率辅助图形插入等 方法。通过对掩模图形形状或透光的相位进行改动，使光刻图形和掩模图形比较 吻合。其中光学邻近校正( o p c ) 技术作为最重要的r e l 方法，正在被应用于几 乎所有的0 1 8 u r n 及以下工艺的掩模中。 1 ) 离轴照明技术 离轴照明( o a i ) 是通过改变光源的形状来调整成像特性。一般可以在光源 1 0 浙江人学硕i 二学位论文 和聚合透镜之问加一个特定的图型作为光刻光源的波前过滤器。特定的图形可以 是圆形，即传统照明，也可以是环形，称为环形照明，还有单级照明，双级照明 和四级照明等。部分相干情况下的圆形孔径相当于一个简单的低通滤波器，其截 止频率由聚光镜的数值孔径来决定。这类立轴照明方式可以进一步改变光源的部 分相干性，通过特定的空间滤波，提高成像后光强的反差，增大焦深。这种方式 目前已广泛运用于亚波长光刻中。 图2 2 常规照明和离轴照明原理囝 传统照明环形照明单级照明四级照明 图2 3 几种典型的照明结构 2 ) 光学邻近校正 光学邻近校正是通过预先改变掩模上的图型来提高硅片上生产出来的电路 图形的准确性，使之能够达到电路设计的要求的一种技术。到目前为止光学邻近 校正是分辨率增强技术中最主要的一种方式。由于光学邻近校正是对掩模的几何 图形的预校正，这就对版图的设计规则提出了更严格的要求。在纳米设计阶段， 版图不能简单地遵守最小规则，还要考虑到光学邻近校正等分辨率增强技术对几 何图形的要求。o p c 的应用提高了光刻机的分辨率，提高了集成电路制造的成品 率，从而保证了现有光刻机的继续使用。 浙江人学硕l j 学位论空 图2 4 不同工艺下设计、掩模和昌圆的比较 3 ) 移相掩模 移相掩模是通过菜透明区域的光波与通过相邻透明区域具有1 8 0 度相位差的 光波间的干涉作用，减弱相邻边界处光强的一种技术。这样图形边沿对比度就得 到了提高，保证了图型轮廓的清晰度。传统的二相掩模又叫黑白掩模，只有黑白 两个灰度级，由不透光和完全透光的部分组成版图的图形这样用现有的光刻设 备要生产特征尺寸为1 8 0 n m 以下的集成电路版图就需要很大的散焦深度，而散焦 深度有其极限范围，达到一定的程度后很难提高。使用移相掩模就能够较好地改 善焦深和分辨率。 围2 5 传统二相掩模与移相掩模比较 1 2 浙江人学碗i 学位论文 4 ) 次分辨率辅助图形 次分辨率辅助图型技术通过在主图附近添加辅助图形，使得孤立圈型和比较 稀疏的图型也具有密集图型的性质，使得在不同周围环境下的图形能够有一致的 特性，从而改善光强分布，提高成像质量。而辅助图形线宽较小，衍射光线在其 上的光强值小于硅片上光刻胶的感光阈值，所以辅助图型不能成像。添加了辅助 图形能够使硅片上形成原有的图形，使孤立图形或稀疏图形的窗口与密集图形的 工艺窗口相匹配，使得整个图形的工艺窗口变大，减小成像的工艺参数要求。 图2 6 次分辨宰辅助图形图示 2 3 光学近校正( o p c ) 光学近校正的基本作法是根据光学设备的参数和实际光刻效果，对掩模作出 系统性的形状校正，从而使得光的衍射和光刻胶曝光、显影、蚀刻后带来的非线 性失真程度很小旧。o p c 的基本方又分为两种：一种是基于规则的o p c ，一种是 基于模型的o p c 。 基于规则的o p c 方法( r u l e b a s e d ) ，需要先建立校正规则的数据库。在进 行光学邻近校正时，只需根据掩模版图的形状来匹配规则，通过查找数据库便可 得到校正数据实现对掩模图形的校正。这种方法在处理大规模集成电路芯片时速 度较快，但精度相对较低。虽然校正过程非常简便，但规则库建立的过程比较复 杂。 基于模型的o p c 方法( m o d e l - b a s * d ) ，需要选择适当的光学模型，实际处 理时利用光学模型模拟光刻成像的过程，实现对掩模图形的校正川。它依据模拟 得到空间光强分布或光刻胶的二维轮廓，利用迭代算法和类似的数学模型，反推 可补偿光学邻近校正偏差的版图结构。并且用修正后的掩模图形成像，评判修正 的效果。这种方法要花费较多的时问和存储空间，但是校正的精度较高。 浙江人学碗i 学位论文 o p c 、 、。一、 口 d e s i g n l i l i m 圉2 7o p c 基本原理示意图【1 7 1 2 4 光学邻近校正的验证 o p c 不能校正所有的光学邻近效应引起的失真。其原因这里总结如下1 8 l ： 1 ) 基于规则的o p c 方法的规则库不可能包含所有版图几何图型的模板。所以 基于规则校正的o p c 可能达不到最佳的效果。 2 ) 基于模型的o p c 是迭代的过程，不能保证在有限迭代次数内收敛到最优解。 3 ) 基于模型的o p c ，模型对于测试模板可能是精确的。但是对于具体的版图中 的图形组合来说可能是不精确的。 4 ) 传统的集成电路设计没有充分考虑版图的o p c 友好性问题。即版图中的图 形不是单独存在的，而是受周围环境限制和影响的，在做o p c 的时候必须 考虑这些影响才能使o p c 的结果符合可制造性的要求。 5 ) 经过o p c 校正过的图形可能已经不符合传统的设计规则，不能用传统的设 计规则进行检查，必须对o f c 校正后的版图进行可制造性验证。 总之，由于超深亚微米集成电路版图的制造受多种物理效应的影响，使得 o p c 不是一个一次完成的过程，还需要对o p c 校正后集成电路的光刻性能进行 估计和验证，以保证校正后的版图不但没有改变原先的电路设计，而且能够更精 准的实现电路的性能。 1 4 浙江人学顾l 学位论文 对校正后的版图图形验证主要包括以下几个内容： 1 ) 确认校正后的版图图形能够在光刻时得到期望的效果。 2 ) 验证o p c 图案的结构完整性，保证校正后的版图满足掩模制造的要求。 超大规模集成电路中版图图形数量巨大，错综复杂，在生产时实现理想校正 是不现实的，因此必须将理想版图和模拟版图的对比放宽到一个现实能够容忍的 范围。版图的验证就是要保证设计的版图能够在现实生产过程中得到容忍范围内 的产品【1 1 1 对于校正过的掩模版图验证方法有以下两种： 1 ) 结构验证：可以采用标准的d r c 过程检查最小问距、线宽及凹凸部分尺寸， 可将o p c 图案与原始图案比较，不同的部分就是校i f 的图形，任何大于最大 校正值的差异部分就标记为错误，需要继续修正 2 ) 精确校正；通过模拟预测硅片上的所有特征形状，将预测版图和参考版图进 行对比。 一个典型的经过o p c 处理后的版图的验证需要光刻模型、验证规则等条件， 通过对o p c 校正后的版图进行光刻模拟，来预测生产时硅片上实际的光刻结果， 这个结果与原始版图进行比较，经过验证规则最终得到错误报告。一个成熟的验 证工具需要满足三方面的要求：精确的模型；较快的模拟速度；准确的错误报告 和强大的错误归纳能力。 浙江人学碰j ：学位论文 第三章p o s t o p c 平滑修正技术 为了使版图的设计能够达到可制造性的要求，版图验证成为o p c 处理之后的 必经步骤。验证后纠错也就成为一项非常重要的工作。如何提高验证后修正的效 率和正确性也逐渐成为o p c 研究工作中的一个重点。本文中的版图多边形的匹配 比较研究主要应用于一种新的版图o p c 后的修正方法，我们把它称之为平滑校正 技术。这种平滑校正技术结合光学、图形学和数学的处理思想，提出了一套后 o p c 版图( p o s t - o p c ) 修正的优化方案。下面将介绍此技术的研究背景，功能、 结构和设计思路，并说明本文的工作在整体设计中的位置和作用。 3 1 研究背景 尽管o p c 技术已经被广泛应用在集成电路的设计制造中 其运算的复杂性仍 然困扰着人们：因为基于规则的o p c 不能校正版图中所有可能的图形，基于模型 的o p c 是迭代的过程，不能保证在有限的迭代次数内收敛到最优解，所以经过 o p c 处理的版图还需要进行验证。 当在验证过程中发现错误时传统的o p c 修正有两个弊端：傲过o p c 的版图经 验证后的修j 下又需要对一部分乃至整个版图重新做o p c ，而一次基于模型的o p c 处理需要大量迭代运算的时间，耗费了巨大的时问和存储空间；在修正过程中修 改了模型或是修改了校正规则会引起新的错误。然而因为p o s t o p c ，q 是局部修 正，对整个版图而言，重做o p c 所得的结果和上次0 1 c 结果的区别十分有限，这 样就完全浪费了第一次o p c 的结果。 为了应对这个问题，在o p c 验证过程中发现了错误，可以对o p c 的版图采取 局部修正的方法。只在需要进行修改的范围内对版图进行改正，而保留大部分已 经完成的正确的o p c 结果唧。局部修正o p c 的版图，可以保留已经经过o p c 处理 的正确结果，又可以修正错误，减少运算量。这种方法的采用，还有可能促进 m a s t e rr e c i p e 的产生。因为对单个版图的校正规则的修改不一定能够运用于另外 一个版图。那么，通过对多个版图的局部修改，可以总结需要修改的错误类型， 归纳出新的更合适的校f 规则。 1 6 浙江人学颂七学位论文 3 2 波纹效应 波纹效应是平滑修i f 技术应用的基础。因为对错误点的修正范围的确定就需 要考虑每一个修j 下会影响到的范围，如水波一样蔓延开来 由于光的特性和其在光刻校正中的应用，某一点的图形变动会对它周围的形 状都产生如水波衍射般的影响。而影响的大小也随着变动点距离远近而变化 离中心点越近，影响越大，越远则影响越小。 平滑修正技术设计思想的出发点：光学效应的特征。光作为一种波，有类似 水波的辐射效应。譬如向水中投一块石子，会激起涟漪向外圈圈扩散。离中心点， 即扰动处距离越远，受到的影响越小。在光学中也是类似的道理，这种现象在光 学成像中被称为波纹效h 蔓( r i p p l ee f f e c t ) ，见图3 1 。当发现一个出错点时，a 是需 要修改的图形，修改之后它的影响范围如图浅灰色所示，由于b 在它的影响范围 内，所以b 也可能需要修改，c 又在b 的影响范围内，所以c 也可能需要修改。d 在c 的影响范围内。更进一步，d 图形会不会影响到e 图形昵? 就需要综合图形之 间的距离和相互之间的影响大小做出判断。而e 在不在影响范围内，n e 及e 影响 到区域就不需要考虑，直接用原来o p c 的结果。如此迭代下去，运用算法在程序 中控制这个过程的结柬点。 图3 1 波纹效应图示 当验证后的o p c 版图需要修j 下时，对整个版图全部重做o p c 是不必要也是不 经济的，可以用局部修正的方法。在局部修正时，验证后的校j 下处理基本上是完 1 7 浙江人学醐l 学位论文 全脱离先前o p c 处理的，也就是说它的r e c i p e 和一些分段和校正策略可能是和先 前o p c 有出入的，故而要注意在局部修正切割处的衔接过渡问题。这种局部对周 围的影响的波纹效应给我们做o p c 修正带来两个考虑1 1 0 l ：一者，局部出错时，光 就一小块邻域重做o p c 是不够的，因为这部分的变化会对其周遭产生不可忽略的 影响；二者，这种影响是随距中心点距离拉长而逐渐减弱的，在足够大范围之外， 其影响可忽略。 3 3 一种新的p o s t - o p c 修正方法平滑修正技术 针对经验证的o p c 处理之后的版图，基本操作区域为一个大矩形套一个小矩 形。内矩形包围出错点，表示须作直接修正的区域。外矩形包围内矩形，表示在 考虑范围内的受到修正改动影响的区域，既问接修正区域。针对内矩形中的出错 点，对被内矩形包围或切中的多边形完全重做o p c 。此时对于外矩形在内矩形之 外的部分，问题在于：这部分并不须重做o p c , 也就是说仍是上次o p c 的处理结 果。而新的o p c 改动，由于上述已说明的原因，会对这部分产生影响，故而这部 分也须作相应调整以消除并且平滑这种影响。调整的方案则略带灵活性，可分为 两部分考虑：一者，是加上内矩形的新变动直接产生的影响；二者，是去除内矩 形的旧变动遗留的影响。具体变动值可由一个加权平均式计算得出。这样的o p c 重处理过程，就涉及了矩形切割，局部重做o p c ，分析旧的处理结果，加权计算 得新的折衷处理，等等模块步骤。 图3 2o p c 平滑校正技术示意图 1 8 浙江大学顿i j 学位论文 3 4 设计流程 下面将给出平滑校正技术的设计流程图，通过这个流程图，我们可以更直观 的理解本文所研究的多边形匹配比较算法的地位和作用。 囤3 3 平滑校正技术的设计流程图 1 ) 读入版图数据 这里读入的版图数据以a s c n 文本的方式存储在以a l p 为后缀的文件中。以 每个多边形元素为单位，用其顶点坐标进行描述。所有o p c 操作都是在这个版图 数据的基础上进行的。这个存储方式在后面会详细介绍。 2 ) 用户指定出错点， 由外部用户指定出错点。这里的出错点即为在验证时发现错误或者不准确的 地方。 3 ) 初始化确定范围 这里初始化确定范围就是| i 面所说的内矩形和外矩形的范围前一节中所说 的内矩形，也就是包含出错点，将重做o p c 的局部区域。前一节中所说的外矩形， 1 9 浙江人学帧i 。学位论义 也就是包含内矩形，其在内矩形外部的部分虽然不直接重做o p c ，但是仍需根据 内矩形的变动而作相应修正的区域。对每一个出错点其内部矩形和外部矩形的区 域和版图的特征线宽有关。在实验中推荐默认设置。这是一个由经验的出的范围， 也可由更精确的估算得出，该课题仍有待迸一步研究。 确定范围之后，对版图中的多边形标记标签。对内矩形的多边形标记为 “t o u c h e d ”表示已经在被影响范围内，对外矩形外的多边形标记为“u n t o u c h e d 表示 它们不需要修改。对内矩形以外，外矩形以内的多边形标记为“u n c e r t a i n ”，表示 它们是否需要修改还需要在程序中来判断。 4 ) 多边形匹配比较 这一部分是本文着重研究的内容。我们在导入版图后就可以进行p o s t - o p c 分析，此步骤主要用来分析在无校正规则的条件下，版图分割方式和各段的偏移 信息，即得出先前o p c 处理的结果，并将匹配比较结果保存入文件中，以供后 面段位移计算时参考1 1 2 1 。这一部分将在后面进行详细论述。 5 ) 对直接修正区域图型进行修正 这里用新的校正规则对内矩形内标签为