CN101398859B - 把光罩偏差放大系数引入光学邻近效应建模的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种把光罩偏差放大系数引入光学邻近效应建模的方法，在光学邻近效应建立工艺模型的基本工艺线宽数据的收集过程中，把工艺模型所需的经验线宽数据的权重值与图形的光罩偏差放大系数相关，可以过滤一些工艺和量测上的不稳定因素，大大加快工艺模型建立的拟和和收敛时间，同时确保了工艺模型的精确和可靠稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学邻近效应建模的方法，具体涉及一种把光罩偏差放大系数引入光学邻近效应建模的方法。
背景技术
随着半导体芯片的特征尺寸逐渐缩小，光刻工艺面临更多的挑战。为大家熟知的如光学临近效应在0.18微米以下制成已经成为不可忽略的制成效应。通常光学临近效应修正用以补偿由于光学临近效应导致的图形变形，在0.15微米及以上制成由于光学临近效应导致特征尺寸偏差相对于设计规则来说占很小的比例。因此利用基于规则的光学临近效应修正足以以补偿由于光学临近效应导致的图形变形。然而在0.13微米以下制成由于光学临近效应导致特征尺寸偏差与设计规则要求的特征尺寸控制规格相当。为了达到精确的补偿修正要罗列出大量的修正规则。这种基于规则的光学临近效应修正不禁费时繁琐而且很难兼顾到不同形状和二维环境的图形。因此，基于模型的光学临近效应修正被开发并广泛应用于0.13微米以下的工艺制成成为了业界的标准流程。
光学临近效应的工艺模型可以被看作被用来描述和预测整体光刻工艺表现出色的系统。我们都知道把设计图形向硅片图形转移的每一步半导体工艺都会导致特征尺寸偏差。
如图1简述了图形转移的工艺系统主要可以分为三部分：1.将光罩图形通过光学系统转移成空间影像(Aerial Image)；2将空间影响转移成化学的光酸反应分布影像(Latent Image)；3.通过显影工艺将光酸反应分布影像转移成光刻胶影像。有些工艺例如光学系统可以有很好的物理解释，有相关的理论公式来描述工艺的物理特性，但有些不能够通过严谨的物理理论描述，我们只能通过一定的数学方法表示。当这些特征尺寸偏差的系统构成都能够由光学临近效应的工艺模型来表述，这一工艺模型就能够用来预测和修正工艺的特征尺寸偏差从而改进从设计到硅片图形转移的保真度。
用于临近效应修正的工艺模型必需是针对特定制成工艺可调的从而确保有效和精确的光学临近效应修正结果。基于模型的光学临近效应修正要依赖于一个准确的工艺模型来补偿图形转移工艺的失真，一种有效的确保模型精确度的方式是选择一种物理效应主导的工艺模型模版。霍浦金斯公式是常用的表示部分相干光学成象系统的方程。另外在经验公式部分选择了一系列的多项式方程用来表征特定图形的临界值偏差，如图2是建立光学临近效应工艺模型的简要流程，现有基于工艺模型的光学临近效应修正过程中，工艺模型就类似一个黑盒子，如图3，看到设计图形，黑盒子就能够预测该图形的在硅片上的形状，将黑盒子模拟结果与实际硅片数据相比较，发现图形存在一定程度的偏差，因而对黑盒子预测的工艺模型还需要进行修正，换一种话说工艺模型就代表了制程工艺。
在建立工艺模型时，我们首先要选择工艺模型模版，提供给模型工艺相关的工艺信息，调整相关的工艺参数。为了提供工艺信息就必须对特定工艺信息取样数据。大量的工艺测试结构会放置在测试光罩上，然后收集基于硅片的特征尺寸数据。提供给模型相关的工艺信息就包含在特征尺寸数据中。这些数据要尽量包含可能的设计规则内的尺寸和设计形式，否则模型将不能够给出在信息样本外设计的准确模拟预测。
在工艺开发阶段，图形工艺的开发配合光学临近效应修正模型建立、验证及光学临近效应实际芯片修正时间通常被压缩到很短的时间。在很短的时间内能够建立收敛、稳定并满足一定准确度要求的光学临近效应模型变的极其重要。因而如何在真正的模型建立前考虑到工艺量测的误差和工艺偏差大的特定结构是需要研究的方向，而不需在跑完建模的漫长流程后通过大量的二维图形的硅片验证来检验模型的可靠性和可预测性然后在从新调整建模流程而浪费大量的建模拟合时间，也可以避免的建模一开始就走向一个数学化而非物理意义的工艺模型，而造成后续的不收敛、不可靠及很差准确性的工艺模型。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种把光罩偏差放大系数引入光学邻近效应建模的方法，它可以过滤一些工艺和量测上的不稳定因素，大大加快工艺模型建立的拟和和收敛时间，同时确保了工艺模型的精确和可靠稳定。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种把光罩偏差放大系数引入光学邻近效应建模的方法，在光学邻近效应建立工艺模型的基本工艺线宽数据的收集过程中，把工艺模型所需的经验线宽数据的权重值与图形的光罩偏差放大系数相关，即：W＝W(MEEF)，且所述相关为反比关系，所述反比关系式为：
W＝W0×1.6/MEEF，
其中，W为所述的经验线宽数据的权重值，
W0为传统的权重系数，
MEEF为所述的光罩偏差放大系数，通过以下方式计算：
[0014] MEEF＝Delta(Wafer CD)/Delta(Mask CD)；
[0015] 其中，
Delta(Wafer CD)为设计的硅片上图形尺寸减去实际硅片上图形尺寸的差值，
Delta(Mask CD)为设计的光刻板上图形尺寸减去实际光刻板上图形尺寸的差值。
通过发明的方法能够过滤一些工艺和量测上的不稳定因素大大加快工艺模型建立的拟和和收敛时间，并提供保持良好物理意义且稳定准确的光学临近效应工艺模型。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是光刻图形转移的工艺系统；
图2是建立光学临近效应工艺模型的流程图；
图3是黑盒子模拟结果与实际硅片数据相比较示意图；
图4是本发明的一个实施例；
图5a是传统建模方式的工艺模型光学拟合曲线；
图6是本发明的工艺模型光学拟合曲线。
具体实施方式
合理的工艺模型应该是物理模型占主导地位的，在工艺模型的建立过程中，首先要建立稳定的物理光学模型，这样才能很好的预测光学环境的变化可能导致的特征尺寸该变。
本发明是提供一种权重的参数和方式，在光学邻近效应工艺建立工艺模型的基本工艺线宽数据的收集过程中，配合上特定图形的光罩偏差放大系数MEEF，把工艺模型所需的经验线宽数据与光罩偏差放大系数MEEF相关，即：
W＝W(MEEF)，且所述相关为反比关系，所述反比关系式为：
W＝W0×1.6/MEEF，
其中，W为所述的经验线宽数据的权重值，W0为传统的权重系数，MEEF为所述的光罩偏差放大系数，通过以下方式计算：
[0028] MEEF＝Delta(Wafer CD)/Delta(Mask CD)；
[0029] 其中，
Delta(Wafer CD)为设计的硅片上图形尺寸减去实际硅片上图形尺寸的差值，
Delta(Mask CD)为设计的光刻板上图形尺寸减去实际光刻板上图形尺寸的差值。
借此我们可以过滤一些工艺和量测上的不稳定因素大大加快工艺模型建立的拟和和收敛时间，同时确保了工艺模型的精确和可靠稳定。
同样的在短时间内一个建立工艺模型流程结束后考虑MEEF权重的工艺模型，对特征尺寸取样不包含的物理结构有良好的预测性能和物理稳定性。根据硅片的验证结果模拟与实测值的偏差从约12nm，变成约4nm以内。
如图4所示是本发明的一个具体实施例，表一所示是本实施例中具体的参数计算值。
表一
首先测量不同空间周期下的光刻尺寸，如表一中三段数据的前两行的数据所示，然后计算得到：
Delta(Mask CD)＝设计的光刻板上图形尺寸减去实际光刻板上图形尺寸；
Delta(Wafer CD)＝设计的硅片上图形尺寸和实际光硅片上图形尺寸。
然后计算光罩偏差放大系数：
[0041] MEEF＝Delta(Wafer CD)/Delta(Mask CD)；
[0042] 将数据记录在表一中三段数据的第三行。
再进一步计算本发明的权重系数：
本发明的权重系数＝5×1.6/MEEF；
将数据记录在表一中三段数据的第五行。
表一中三段数据的第四行为传统的权重系数，一般为一个经验固定值，表一中采用固定值5，即为反比关系式中的W0。
如图4是本发明上述实施利中表一数据的曲线示意图。图中1为光刻尺寸曲线，2为光罩偏差放大系数曲线，3为传统的权重系数曲线，4为本发明的权重系数曲线。
如图5a和图5b分别是采用表一中传统权重系数建模方式的工艺模型光学拟合曲线和本发明的权重系数建模方式的工艺模型光学拟合曲线。
图5a中，极端的传统建模方式，在样本数据没有包含到高光罩偏差放大系数的小尺寸图形中，工艺模型在高精度的要求下数学多项式的拟合主导，工艺模型损失了稳定性和基于光学的可预测性。
图5b在同样的数据两和同样的建立模型流程里加入了MEEF的权重参数，且权重参数与MEEF的值成反比，使得高MEEF低权重的参数指导并没有强硬拟合大工艺偏差处的拟合度，从而保证了工艺模型的物理意义，具有稳定性和良好的可预测能力。
Claims (2)
1.一种把光罩偏差放大系数引入光学邻近效应建模的方法，其特征在于，在光学邻近效应建立工艺模型的基本工艺线宽数据的收集过程中，把工艺模型所需的经验线宽数据的权重值与图形的光罩偏差放大系数相关，即：
W＝W(MEEF)，且所述相关为反比关系，所述反比关系式为：
W＝W0×1.6/MEEF，
其中，W为所述的经验线宽数据的权重值，
W0为传统的权重系数，
MEEF为所述的光罩偏差放大系数，通过以下方式计算：
MEEF＝Delta(Wafer CD)/Delta(Mask CD)；
其中，
Delta(Wafer CD)为设计的硅片上图形尺寸减去实际硅片上图形尺寸的差值，
Delta(Mask CD)为设计的光刻板上图形尺寸减去实际光刻板上图形尺寸的差值。
2.如权利要求1所述的把光罩偏差放大系数引入光学邻近效应建模的方法，其特征在于，所述的W＝W(MEEF)为：
W＝5×1.6/MEEF；
其中，
W为所述的经验线宽数据的权重值，
MEEF为所述的光罩偏差放大系数。
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