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纳米级电路分辨率增强技术及可制造性设计研究

作　者: 杨祎巍
导　师: 严晓浪；史峥
学　校: 浙江大学
专　业: 电路与系统
关键词: 分辨率增强技术光学邻近校正反向光刻技术并行计算可制造性模型可制造性验证
分类号: TN402
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

指导集成电路生产发展四十余年的摩尔定律并非物理定律,而是人类创造力的定律,不断发展的科学技术保证了它的持续有效性,尤其是集成电路生产中的关键技术——光刻及分辨率增强技术(Resolution Enhancement Technology, RET)的发展,极大地减小了生产过程中图形失真的情况。基于模型的光学邻近校正技术(Model-Based Optical Proximity Correction, MBOPC)作为应用最为广泛的分辨率增强技术之一,已成为亚波长光刻生产过程中所必须的步骤。反向光刻技术(Inverse Lithography Technology, ILT)被认为是面向45纳米、32纳米乃至22纳米光刻的新一代分辨率增强技术。为设计者和生产者提供交流平台的可制造性设计技术(Design for Manufacturability, DfM)致力于在版图设计阶段即校正版图中可能引发生产时出现问题的地方。本文主要内容及创新点集中在基于模型的光学邻近校正技术、反向光刻技术及可制造性模型建模这三个方面：光学邻近校正中的基于模型的动态自适应切分技术和校正线段与光强校正点的映射模型。多边形边的切分和校正线段与光强校正点的映射是光学邻近校正中的两个关键步骤。针对切分配置文件越来越难于书写和调试而导致的校正质量下降的问题,本文提出了一种无需配置文件的自动切分方法。该方法通过轮廓采样及相应的计算,切分出与轮廓节奏相符的校正线段,并在校正过程中对校正线段动态调整。校正线段和光强校正点之间简单的一对一关系在纳米级光学邻近校正中已不再适用,针对该问题,本文提出了校正线段与光强校正点之间的映射模型。该模型考察对中心光强变化影响最大的区域,以此来确定映射关系。实验表明,以上两种技术提高了基于模型的光学邻近校正技术的精度,使之在面临纳米级光刻时有较好的表现。热点感知的反向光刻技术和面向无缝拼接的并行反向光刻技术。反向光刻技术采用优化方法,通过大量的计算得出基于格点的掩模,其具有很高的精度但是非常耗时。本文提出的热点(Hot-spots)感知的反向光刻技术可以在优化过程后期定位热点,在保持非热点版图不变的情况下,单独优化热点版图,减少了计算量,同时可以给出潜在热点的信息。本文提出的面向无缝拼接的反向光刻技术通过在代价函数中加入收敛惩罚项的方法,在获得并行计算所带来的速度优势的同时,很好的解决了环境变化和简单拼接易引发热点的问题。实验表明,以上两种反向光刻技术在提高优化速度的同时保证了质量。基于卷积核的可制造性模型建模。本文提出了一种基于卷积核的可制造性模型,描述从原始版图到硅片上轮廓这一过程。其卷积核中的元素是通过优化的方法得到,因而该模型具有较大的自由度和较高的精度；建模过程中没有显式的使用工艺参数,因而模型可以发行给设计者；同时该模型可以无需中间步骤直接从原始版图仿真出硅片上轮廓。实现表明,该模型具有较高的精度,使得在设计端进行版图的可制造性验证成为可能。

全文目录

致谢  5-7
摘要  7-9
Abstract  9-18
第1章绪论  18-34
  1.1 引言  18-19
  1.2 集成电路生产过程其挑战  19-22
  1.3 分辨率增强技术  22-28
    1.3.1 移相掩模技术  23-25
    1.3.2 离轴照明技术  25-27
    1.3.3 散射条插入技术  27-28
  1.4 可制造性设计  28-30
  1.5 论文创新点及论文结构  30-32
  1.6 本章小结  32-34
第2章相关分辨率增强技术及可制造性技术  34-48
  2.1 引言  34
  2.2 光学邻近校正技术  34-40
    2.2.1 基于规则的光学邻近校正技术  34-36
    2.2.2 基于模型的光学邻近校正技术  36-40
    2.2.3 其他光学邻近校正技术  40
  2.3 反向光刻技术  40-45
    2.3.1 正向纯光学模型  41-43
    2.3.2 正向光刻胶模型  43-44
    2.3.3 反向光刻问题的数学描述  44-45
  2.4 可制造性设计技术  45-46
  2.5 本章小结  46-48
第3章改进后的光学邻近校正技术  48-78
  3.1 引言  48
  3.2 光学邻近校正技术中的动态自适应切分技术  48-63
    3.2.1 现有边切分技术的困境及改进方向  48-50
    3.2.2 动态自适应切分算法  50-56
    3.2.3 实验结果及讨论  56-63
  3.3 带有映射模型的光学邻近校正技术  63-77
    3.3.1 校正线段与光强校正点的映射问题  63-64
    3.3.2 校正线段与光强校正点映射模型的推导  64-70
    3.3.3 映射模型计算及应用的加速方法  70-73
    3.3.4 映射模型在光学邻近校正中的应用及实验  73-74
    3.3.5 实验结果及讨论  74-77
  3.4 本章小结  77-78
第4章热点感知反向光刻技术和并行反向光刻技术  78-102
  4.1 引言  78-79
  4.2 热点感知的反向光刻技术  79-88
    4.2.1 热点位置的确定  80-82
    4.2.2 纹波传递效应的消除  82-84
    4.2.3 热点感知的反向光刻技术流程  84-85
    4.2.4 实验结果及讨论  85-88
  4.3 面向无缝拼接的并行反向光刻技术  88-101
    4.3.1 传统并行反向光刻技术及分析  88-92
    4.3.2 面向无缝拼接的反向光刻技术  92-95
    4.3.3 实验结果及讨论  95-101
  4.4 本章小结  101-102
第5章基于卷积核的可制造性模型及建模  102-114
  5.1 引言  102-103
  5.2 可制造性模型的数学描述  103-105
  5.3 可制造性模型的建模方法  105-107
  5.4 可制造性模型有关问题的讨论  107-109
  5.5 实验结果及讨论  109-113
  5.6 本章小结  113-114
第6章论文总结及工作展望  114-118
  6.1 论文总结  114-115
  6.2 工作展望  115-118
参考文献  118-127
附录  127-129
作者简历及在学期间所取得的科研成果  129-130

纳米级电路分辨率增强技术及可制造性设计研究

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