CN101086623B - 使基于模型的光学近似修正更精确的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种使基于模型的光学近似修正更精确的方法，其根据现有光学近似修正方法的误差制订补偿性的修正规则，根据这种规则修正后可以更好地控制光刻形成的特征图案的关键尺寸(CD)，使数据模型趋向稳定和收敛，将误差控制在容许的范围内。

Description

使基于模型的光学近似修正更精确的方法

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺中的光学近似修正方法，具体涉及使基于模型的光学近似修正更精确的方法。

背景技术

光刻技术是集成电路制造工艺发展的驱动力，也是其中最复杂的一项技术。相对于其他的单个制造技术来说，光刻对芯片性能的提高有着革命性的贡献。在光刻工艺开始之前，集成电路的结构会先通过特定的设备复制到一块较大(相对于生产用的硅片来说)名为掩膜版的石英玻璃片上，然后通过光刻设备产生特定波长的光(如248微米的紫外线)将掩膜版上集成电路的结构复制到生产芯片所用的硅片上。在这个从掩膜版复制硅片过程中，会产生电路结构的失真。尤其是到了现在180微米及以下制造工艺阶段，这种失真如果不去改正的话会造成整个制造技术的失败。这种失真是由于光学近似效应(Optical Proximity Effect)造成的。要改正这种失真，半导体业界的普遍做法是利用预选在掩膜版上进行结构补偿的方法，这项技术又称作光学近似效应修正，简称OPC(Optical ProximityEffect Correction)。

通过计算集成电路生产中光刻工艺产生的一些数据来进行预先对掩膜版上电路结构进行补偿，从而达到在硅片上芯片电路结构最小程度的失真，这提高了芯片生产过程中的成品率，保证了集成电路的正常功能。在中国专利申请02141166.2中详细描述了传统的利用光学邻近修正来校正掩膜图案的方法。另外光学近似效应修正也对集成电路制造技术的革新提供了极强的推动力，成为现在半导体的生产过程中必不可少的一个环节。

光学邻近修正一般分为基于规则的OPC(rule based OPC)以及基于模型的OPC(model based OPC)，前者是在后处理过程为所有满足给定规范的图案加上增强型特征图案；而后者可以对特征图案的实际曝光结果进行仿真，速度虽慢但更精确，其利用模型方法添加增强型特征图案可实现仿真特征图案与物理设计的匹配。

在目前对基于模型的光学近似修正的实际应用中，经过光学近似修正后得到精确修正结果的唯一办法是使其符合一个精确的模型，这种模型可以非常好地模拟和预测根据经验而来的晶片数据点。但是，由于晶片数据“噪音”或者一些未知的数学建模中存在的物理现象，要在制程容许的残数误差范围内建立光学近似修正模型非常困难。如图1所示，其中虚线所示为预期可接受的范围，边缘设置误差(EPE，edge placement error)表示实际值和目标值之间的差，在实际应用中，会有数据点在可接受范围外。这样直接导致光学近似修正的结果不够精确。

发明内容

为了克服上述基于模型的OPC在实际应用中由于“噪音”或者一些未知原因的影响导致建模困难，最终使修正结果不够精确的缺点，提出本发明。

本发明的目的在于，提供一种使基于模型的光学近似修正更精确的方法，其根据现有修正方法的误差制订补偿性的修正规则，根据这种规则修正后可以更好地控制光刻形成的特征图案的关键尺寸(CD)，使数据模型趋向稳定和收敛，将误差控制在容许的范围内。

根据本发明的方法，以光学近似修正模型模拟的结果和根据经验来的晶片数据集之间的差异为基础，作出一个模型适合残数误差表(model-fitting-residual-error table)，将其反馈至光学近似修正的方案，补偿偏移量，即模型预测结果和实际晶片数据间的差异，最后得到精确的后光学近似修正结果。使基于模型的光学近似修正更精确的方法应用流程如下：

比较晶片的实际关键尺寸(CD)和由数据模型模拟得到的关键尺寸(CD)，发现数据模型稳定并且呈收敛性但是拟合误差(fitting error)超出预期范围，据此判断需要调整原来采用的基于模型的光学近似修正方法。

为不同的关键尺寸(CD)，pitch(空间间距)以及线端(line-ends)等根据实测和模拟结果用数学建模的方法作出模型适合残数误差表，据此生成相对保守的重新定位关键尺寸的数据表。

先用上述重新定位关键尺寸的表进行基于规则的光学邻近修正，其修正规则为，符合表中规定的间距以及宽度的关键尺寸的都用其中对应的数值进行修正，然后进行基于模型的光学邻近修正。

本发明方法的流程如图2所示，在用传统的方法准备稳定和收敛的数据拟合模型时，先判断拟合误差是否在所需要的范围之外，如果不在所需范围之外，就直接按照传统方法执行基于模型的OPC；如果拟合误差在所需要的范围之外，则先按照前述的方法作出模型适合残数误差表，根据此表重新定位关键尺寸后，再回到传统方法执行基于模型的OPC。

本发明的优点在于，通过用上述的规则预先对关键尺寸进行修正，可以使数据模型更加稳定和收敛。这是因为，如果要在不增加这样一个模型适合残数误差表的前提下，而强硬的去拟合这样一个模型，由于没有足够的物理行为支持，很容易导致模型的不收敛。

本发明的优点还在于，这一模型适合残数误差表可以详细而充分的补偿模型拟合与实际数据之间的差异，所以用这样的方法可以更好地控制关键尺寸，放松制程容许范围。

图3所示为经过本发明方法进一步修正后的空间间距关键尺寸变化表，其中虚线所示为预期可接受的范围，数据点都在可接受范围内，这样就可以使光学近似修正的结果比传统的方法更加精确。

附图说明

附图是说明书的一个组成部分，附图与说明书的文字部分一起说明本发明的原理和特征：

图1是比较晶片的实际关键尺寸和由数据模型模拟得到的关键尺寸拟合误差表图；

图2是本发明方法的流程图；

图3是经过本发明方法进一步修正后的空间间距关键尺寸变化图表。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的工艺，下面结合实施例对本发明作进一步说明，但这些实施例不对本发明构成限制。

首先比较晶片的实际关键尺寸(CD)和由数据模型模拟得到的关键尺寸(CD)，发现数据模型稳定并且呈收敛性但是拟合误差(fitting error)超出预期范围，如图1所示，其中虚线所示为预期可接受的范围，有几个数据点在可接受范围外，据此判断需要修正原来采用的基于模型的光学近似修正方法。

为不同的关键尺寸(CD)，空间间距(pitch)以及线端(line-ends)等根据实测和模拟结果用数学建模的方法作出模型适合残数误差表，其中模型拟合和实际数据之间的差值就是这个表的值。再据此生成相对保守的用于重新定位关键尺寸的下表1，具体方法是根据上表得出的值，同时考虑掩膜板的影响，即根据掩膜误差增加因子(MEEF：mask error enhancement factor)计算出在各种环境中需要预补的值，才可以使最终硅片上的尺寸和想要的目标一致。

表1

其中间距(duty ratio)＝结构特征的线间距/线本身宽度

先用上述用于重新定位关键尺寸的表进行基于规则的光学邻近修正，其修正规则如表1所示，符合表中规定的间距以及宽度的关键尺寸的都用其中对应的数值进行修正，然后再进行基于模型的光学邻近修正。

修正后的关键尺寸误差统计如图2所示，其变动范围都在虚线表示的可接受范围内。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种使基于模型的光学近似修正更精确的方法，在进行基于模型的光学近似修正之前，先进行基于规则的光学近似修正，其中基于规则的光学近似修正用来补偿模型预测数据和真实晶片数据之间的偏移量，其特征在于，包括以下步骤：

比较晶片的实际关键尺寸和由数据模型模拟得到的关键尺寸，发现数据模型稳定并且呈收敛性但是拟合误差超出预期范围，据此判断需要修正原来采用的基于模型的光学近似修正方法；

为不同的关键尺寸，空间间距以及线端根据实测和模拟结果用数学建模的方法作出模型适合残数误差表，据此生成相对保守的重新定位关键尺寸的数据表，其中，所述数学建模的方法为，以模型拟合和实际数据之间的差值作为所述模型适合残数误差表的值；

先用上述重新定位关键尺寸的表进行基于规则的光学邻近修正，其修正规则为，符合表中规定的间距以及宽度的关键尺寸的都用对应的数值进行修正，然后进行基于模型的光学邻近修正。

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