CN101571669A - 基于模型的校验光学邻近修正的方法 - Google Patents

Abstract

一种基于模型的校验光学邻近修正的方法，包括如下步骤：提供经过光学邻近修正后的待曝光图形；对待曝光图形进行校验，找出弱点；以待曝光图形上的弱点为中心，选定扩展区域；对弱点进行光学邻近修正；对扩展区域内的待曝光图形进行校验，若扩展区域内无弱点，则结束校验。本发明在校验光学邻近修正的过程中，仅需校验扩展区域内的待曝光图形，节省了校验光学邻近修正所用的时间。

Description

基于模型的校验光学邻近修正的方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别是一种基于模型的(Model based)校验(Verify)光学邻近修正(Optical Proximity Correction，OPC)的方法。

背景技术

在半导体制造工艺中，为了克服由于关键尺寸(Critical Dimension，CD)的缩小而带来的一系列光学邻近效应(Optical Proximity Effect，OPE)，业界采用了很多分辨率增强技术(Resolution Enhancement Technology，RET)，包括光学邻近修正、相移掩模版(Phase Shifting Mask，PSM)和偏轴照明(OffAxis Illumination，OAI)等技术。

基于模型的光学邻近修正(MBOPC)方法是光学邻近修正方法的一种，又叫做仿真式光学邻近修正方法，主要是将待曝光模拟图形与目标图形进行比对，建立待曝光图形的修正模式，再利用仿真器依据光照条件以及先前曝光结果等参数，进行一连串复杂的修正计算。随着半导体技术工艺节点的不断向下延伸，MBOPC在可制造性设计中的地位变得越来越重要，但是随之而来的是OPC过程的循环时间(Turn-around time)会变得非常长，这大大制约了半导体代工厂的芯片制造效率。

在申请号为200510114979的中国专利申请中可以发现与基于模型的校验光学邻近修正的方法相关的信息。

现有技术还公开了一种基于模型的校验光学邻近修正方法，下面结合附图加以说明。

如图1所示为一个现有的基于模型的校验光学邻近修正方法的流程图。执行步骤S101，提供至少一幅经过光学邻近修正后的待曝光图形；执行步骤S102，对整个待曝光图形进行校验，用校验软件模拟出待曝光模拟图形的形状，找出待曝光图形中的弱点(Weak point)；执行步骤S103，对待曝光图形中的弱点进行光学邻近修正，得到新的待曝光图形；执行步骤S104，对整个新的待曝光图形再进行校验，用校验软件模拟出新的待曝光模拟图形的形状；执行步骤S105，判断在新的待曝光模拟图形中间距或者图形尺寸变化的范围是否超过了临界值；如果在新的待曝光图形中有弱点，执行步骤S106，优化光学邻近修正工艺菜单，重新执行步骤S103～S105；如果在新的待曝光图形中无弱点，执行步骤S107，结束校验。

在上述现有的基于模型的校验光学邻近修正的方法中，一旦发现弱点，就需要对整个待曝光图形在所有不同的校验条件下进行校验，这样使得整个光学邻近修正过程的循环时间变得很长，增加了半导体代工厂的生产成本。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种基于模型的校验光学邻近修正的方法，节省了校验光学邻近修正所用的时间。

为解决上述问题，本发明提供一种基于模型的校验光学邻近修正的方法，包括如下步骤：提供经过光学邻近修正后的待曝光图形；对待曝光图形进行校验，找出弱点；以待曝光图形上的弱点为中心，选定扩展区域；对弱点进行光学邻近修正；对扩展区域内的待曝光图形进行校验，若扩展区域内无弱点，则结束校验。

可选的，若所述扩展区域内有弱点，则优化光学邻近修正工艺菜单，重复上述选定扩展区域、对弱点进行光学邻近修正和对扩展区域内的待曝光图形进行校验的步骤。

可选的，若上述重复次数达到了预定次数而扩展区域内仍然有弱点，则进行全局校验。

可选的，所述选定扩展区域为在弱点周围的区域内选取一定尺寸的范围。

可选的，所述扩展区域的形状为多边形或者圆形。

可选的，所述一定尺寸为1μm～3μm。

可选的，所述预定次数为3～5次。

可选的，所述全局校验过程包括如下步骤：在曝光能量和焦距的不同组合条件下，分别模拟上述经过光学邻近修正后的待曝光图形，得到待曝光模拟图形；将待曝光模拟图形与目标图形作对比，检查其是否出现间距或者图形尺寸变化；若在所有曝光能量和焦距的不同组合条件下，待曝光模拟图形中无间距或者图形尺寸变化、或者间距和图形尺寸变化的范围在临界值以内，则待曝光图形中无弱点，结束校验；若在任一曝光能量和焦距的不同组合条件下，待曝光模拟图形中出现间距或者图形尺寸变化的范围超过了临界值，则优化光学邻近修正工艺菜单，重新对待曝光图形进行光学邻近修正并且重复上述模拟和检查其是否出现间距或者图形尺寸变化的步骤。

可选的，所述优化光学邻近修正工艺菜单包括调整光学邻近修正模型中的修正边移动量、分割边长短范围、分割边移动类型和评估点类型。

可选的，所述找出弱点的方法为在某一曝光能量和焦距的组合条件下，将经过光学邻近修正后的待曝光图形与用校验软件模拟出的待曝光模拟图形作对比，如果待曝光模拟图形的某处的图案形状发生变化的范围大于等于一个临界值，则待曝光图形在该处有弱点。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明在校验光学邻近修正过程中，一旦发现弱点，在待曝光图形上以弱点为中心选定扩展区域，仅需校验扩展区域内的待曝光图形，能够在较短的时间内对待曝光图形完成校验，节省了校验光学邻近修正所用的时间。

附图说明

图1是现有的基于模型的校验光学邻近修正方法的流程示意图；

图2是本发明的一个具体实施方式的基于模型的校验光学邻近修正方法的流程示意图；

图3是对经过光学邻近修正后的待曝光图形进行校验的9个条件示意图；

图4至图9是本发明的一个具体实施方式的基于模型的校验光学邻近修正方法的结构示意图；

图10是本发明的一个具体实施方式的光学邻近修正过程的结构示意图；

图11是本发明的一个具体实施方式的光学邻近修正过程中分割边及修正边移动距离同光强与光强阈值差值的关系图。

具体实施方式

本发明在校验光学邻近修正过程中，一旦发现弱点，在待曝光图形上以弱点为中心选定扩展区域，仅需校验扩展区域内的待曝光图形，能够在较短的时间内对待曝光图形完成校验，节省了校验光学邻近修正所用的时间。

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

图2是本发明的基于模型的校验光学邻近修正方法的流程图。如图2所示，执行步骤S201，提供至少一幅经过光学邻近修正后的待曝光图形；执行步骤S202，对待曝光图形进行校验，找出弱点；执行步骤S203，以待曝光图形上的弱点为中心，选定扩展区域；执行步骤S204，对弱点进行光学邻近修正；执行步骤S205，对扩展区域内的待曝光图形进行校验；执行步骤S206，判断扩展区域内是否有弱点；若扩展区域内无弱点，则执行步骤S210，结束校验；若扩展区域有弱点，则执行步骤S207，判断重复次数是否超过预定次数；若重复次数在预定次数之内，则执行步骤S208，优化光学邻近修正工艺菜单，重复上述选定扩展区域、对弱点进行光学邻近修正和对扩展区域内的待曝光图形进行校验的步骤；若重复次数超过了预定次数而扩展区域内仍然有弱点，则执行步骤S209，进行全局校验。图2中的步骤S203和S204的先后次序还可以互换。

在执行校验时，需要在不同的校验条件下校验经过光学邻近修正后的待曝光图形，所述校验条件包括曝光能量E和焦距F的不同组合。一般情况下，需要在由曝光能量E和焦距F组成的9个条件下进行校验，所述9个校验条件在曝光能量E-焦距F坐标中的位置如图3所示。不过一般在实际过程中，也可以只采用其中5个组合条件，比如可以只使用图3中的1、3、5、7和9这5个点所代表的曝光能量E和焦距F所组成的校验条件进行模拟，就能满足足够的校验精度。比如当执行图2中的步骤S202和S205时，依次选取第1至第9个校验条件对所有经过光学邻近修正后的待曝光图形进行校验，包括：在所有曝光能量E和焦距F的不同组合条件下，用校验软件模拟出经过光学邻近修正后的待曝光图形在晶圆上形成的待曝光模拟图形的形状，并检查其是否出现图案形状发生变化，比如说间距或者图形尺寸变化等；若在所有曝光能量E和焦距F的不同组合条件下，待曝光模拟图形没有出现图案形状发生变化或者图案形状发生变化的范围小于一个临界值，则认为待曝光图形无弱点，结束校验；若在某一曝光能量E和焦距F的组合条件下，待曝光模拟图形的某处的图案形状发生变化的范围大于等于一个临界值，则待曝光图形在该处有弱点。

图4至图9是本发明的一个具体实施方式的基于模型的校验光学邻近修正方法的结构示意图。如图4所示为需要在晶圆上形成的目标图形200。

如图5所示为对目标图形200进行光学邻近修正后的待曝光图形206。

如图6所示为对待曝光图形206用校验软件模拟出的待曝光模拟图形202(如图中实线所示)的形状。如果在待曝光模拟图形202上没有发现间距或者图形尺寸变化的范围超过了临界值的情况，则待曝光图形206上没有弱点。在本实施例中，如果将待曝光模拟图形202与图5中的目标图形200作对比，在待曝光模拟图形202上标记204a处发现间距或者图形尺寸变化的范围超过了临界值的情况，则以在图5中待曝光图形206上的弱点204为中心，向周围扩展规定尺寸的区域205，对待曝光图形206上的弱点204进行光学邻近修正。然后对在待曝光图形206上所扩展的区域205内的待曝光图形进行校验。

在本实施例中，所述扩展的区域205的形状可以为各种规则或者不规则的多边形或者圆形，扩展的区域205的形状具体可以为三角形(如图7中(a)所示)、四边形(如图7中(b)所示)、六边形(如图7中(c)所示)、八边形或圆形(如图7中(d)所示)，均落在本发明所要求保护的范围之内。

在本实施例中，所述扩展的区域205的规定尺寸根据傅里叶光学理论可以为1μm～3μm，规定尺寸具体可以为1μm、1.5μm、2μm、2.5μm或3μm。

在本实施例中，所述弱点是指待曝光模拟图形中间距或者图形尺寸变化超过了临界值的区域，所述临界值可以为特征尺寸的1％～10％，临界值具体可以为特征尺寸的1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％。

如图8所示为位于图5中扩展的区域205内的待曝光图形206上的弱点204经过光学邻近修正后得到的新的待曝光图形208，扩展的区域205中的弱点204已经得到了修正，标注为204。

如图9所示为对如图8所示的待曝光图形208进行校验，用校验软件模拟出的新的待曝光模拟图形212(如图中实线所示)的形状。同时，为了作对比，将目标图形200(如图中虚线所示)也画于图中。如果在待曝光模拟图形212上没有发现间距或者图形尺寸变化超过临界值的情况，则说明新的待曝光图形208上没有弱点，原本在图5中的待曝光图形206上的弱点204已经被完全修复了。

在本实施例中，如果在所扩展的区域205内仍然有弱点，需要优化光学邻近修正工艺菜单，所述优化光学邻近修正工艺菜单包括但不限于调整光学邻近修正模型中的修正边移动量、分割边长短范围、分割边移动类型和评估点类型。然后再以所扩展的区域205内的新的弱点为中心，向周围进行区域扩展，形成新的扩展的区域，所述新的弱点为之前未被修复的弱点或者在之前修复过程中又产生的其他弱点，所述新的扩展的区域是指以新的弱点为中心，重新向周围进行区域扩展所形成的区域。然后对新的弱点再进行光学邻近修正，接着对新的扩展的区域内的待曝光图形进行校验，再检查是否在新的扩展的区域内出现了弱点，若在新的扩展的区域内仍然有弱点，则优化光学邻近修正工艺菜单。重复上述区域扩展过程、光学邻近修正过程、校验所扩展的区域内的待曝光图形的光学邻近修正过程，直到重复的次数达到预定次数。如果在预定次数内待曝光图形上无弱点，则结束校验过程；如果在预定次数外待曝光图形上仍然有弱点，则对待曝光图形进行全局校验过程。

在实验中发现，一般重复上述循环过程3～5次就可以修复待曝光图形上的弱点，即预定次数可以为3～5次。如果重复次数超过了预定次数而待曝光图形上的弱点仍然没有被完全修复，则对待曝光图形进行全局校验过程。

在本实施例中，所述全局校验过程包括：在曝光能量和焦距的不同组合条件下，分别模拟上述经过光学邻近修正后的待曝光图形，得到待曝光模拟图形；将待曝光模拟图形与目标图形作对比，检查其是否出现间距或者图形尺寸变化；若在所有曝光能量和焦距的不同组合条件下，待曝光模拟图形中无间距或者图形尺寸变化、或者间距和图形尺寸变化的范围在临界值以内，则所在的待曝光图形中无弱点，结束校验；若在任一曝光能量和焦距的不同组合条件下，待曝光模拟图形中出现间距或者图形尺寸变化的范围超过了临界值，则优化光学邻近修正工艺菜单，重新对待曝光图形进行光学邻近修正并且重复上述模拟上述经过光学邻近修正后的待曝光图形和检查其是否出现间距或者图形尺寸变化的步骤。

本发明以傅里叶光学理论作为主要理论基础，光学成像抽象成简单的物理模型就是图形先通过透镜转为频域上的图形频谱，再通过透镜将各级别的频谱重新组合成最后的图像。而在这一过程中，两个不同位置的图形，在成像过程中存在一定的相互干涉，但是干涉的强度随着图形之间距离的增加而减弱。当距离增加到一定数值以后，图形之间的相互干涉就可以忽略不计。因此，对于某一个检测到的弱点，在基于模型的校验光学邻近修正的过程中，就可以只考虑一个扩展的区域内的待曝光图形对该弱点的影响，而不需要校验整个晶圆范围内的所有待曝光图形，不会对校验结果的精确性产生影响。

本发明的优点在于，本发明在校验光学邻近修正过程中，一旦发现弱点，在待曝光图形上以弱点为中心选定扩展区域，仅需校验扩展区域内的待曝光图形，能够在较短的时间内对待曝光图形完成校验，节省了校验光学邻近修正所用的时间。

在上述实施例中，所述光学邻近修正的过程如图10所示，包括：待曝光图形1100各边上的分割点W₁₀₁、W₁₀₂、W₁₀₃、W₁₀₄、W₁₀₅、W₁₀₆、W₁₀₇、W₁₀₈、W₁₀₉、W₁₁₀，所述各分割点将各边分成长度接近曝光工艺特征尺寸的分割边，分别为第一分割边、第二分割边，第三分割边、第四分割边、第五分割边、是第六分割边、第七分割边、第八分割边、第九分割边和第十分割边。

在本实施例中，所述接近曝光工艺特征尺寸的分割边的长度可以为曝光工艺特征尺寸的80％～120％，分割边的长度具体可以为曝光工艺特征尺寸的80％、90％、100％、110％或120％。

在本实施例中，所述待曝光图形1100还包括第一分割边的修正边U₁₀₁，以及位于修正边U₁₀₁的第一评估点S₁₀₁，其中第一评估点S₁₀₁位于修正边U₁₀₁中间点±修正边U₁₀₁边长10％；第二分割边的修正边U₁₀₂及其第一评估点S₁₀₂；第三分割边的修正边U₁₀₃及其第一评估点S₁₀₃；第四分割边的修正边U₁₀₄及其第一评估点S₁₀₄；第五分割边的修正边U₁₀₅及其第一评估点S₁₀₅；第六分割边的修正边U₁₀₆及其第一评估点S₁₀₆；第七分割边的修正边U₁₀₇及其第一评估点S₁₀₇；第八分割边U₈修正边U₁₀₈及其第一评估点S₁₀₈；第九分割边的修正边U₁₀₉及其第一评估点S₁₀₉；第十分割边的修正边U₁₁₀及其第一评估点S₁₁₀。

在不同曝光能量和焦距的组合条件下，依次得到待曝光模拟图形1100的各个评估点S₁₀₁、S₁₀₂、S₁₀₃、S₁₀₄、S₁₀₅、S₁₀₆、S₁₀₇、S₁₀₈、S₁₀₉、S₁₁₀处的光强分布。

用OPC模型对第一评估点S₁₀₁进行光强计算，如果第一评估点S₁₀₁上的光强值正好等于与具体工艺相关的光强阈值，就不需要移动第一分割边U₁₀₁，将第一分割边U₁₀₁作为第一边一次修正边U₁₁₁，所述光强阈值是光刻胶被显影时所需要的光强剂量；而当第一评估点S₁₀₁光强值小于光强阈值，那么就需要将第一分割边U₁₀₁向外移动，形成第一边一次修正边U₁₁₁；当第一评估点S₁₀₁光强值大于光强阈值，那么就需要将第一分割边U₁₀₁向内移动，形成第一边一次修正边U₁₁₁；具体移动距离根据光强值与光强阈值的比值大小来决定，即：移动距离的大小同光强与光强阈值之间的差值成正比(如图11所示是本发明对待曝光图形进行光学邻近修正过程中分割边及修正边移动距离同光强与光强阈值差值的关系图)。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种基于模型的校验光学邻近修正的方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供经过光学邻近修正后的待曝光图形；

对待曝光图形进行校验，找出弱点；

以待曝光图形上的弱点为中心，选定扩展区域；

对弱点进行光学邻近修正；

对扩展区域内的待曝光图形进行校验，若扩展区域内无弱点，则结束校验。

2.根据权利要求1所述的基于模型的校验光学邻近修正的方法，其特征在于，若所述扩展区域内有弱点，则优化光学邻近修正工艺菜单，重复上述选定扩展区域、对弱点进行光学邻近修正和对扩展区域内的待曝光图形进行校验的步骤。

3.根据权利要求2所述的基于模型的校验光学邻近修正的方法，其特征在于，若上述重复次数达到了预定次数而扩展区域内仍然有弱点，则进行全局校验。

4.根据权利要求1所述的基于模型的校验光学邻近修正的方法，其特征在于，所述选定扩展区域为在弱点周围的区域内选取规定尺寸的范围。

5.根据权利要求1所述的基于模型的校验光学邻近修正的方法，其特征在于，所述扩展区域的形状为多边形或者圆形。

6.根据权利要求4所述的基于模型的校验光学邻近修正的方法，其特征在于，所述规定尺寸为1μm～3μm。

7.根据权利要求3所述的基于模型的校验光学邻近修正的方法，其特征在于，所述预定次数为3～5次。

8.根据权利要求3所述的基于模型的校验光学邻近修正的方法，其特征在于，所述全局校验过程包括如下步骤：

在曝光能量和焦距的不同组合条件下，分别模拟上述经过光学邻近修正后的待曝光图形，得到待曝光模拟图形；

将待曝光模拟图形与目标图形作对比，检查其是否出现间距或者图形尺寸变化；

若在所有曝光能量和焦距的不同组合条件下，待曝光模拟图形中无间距或者图形尺寸变化、或者间距和图形尺寸变化的范围在临界值以内，则待曝光图形中无弱点，结束校验；

若在任一曝光能量和焦距的不同组合条件下，待曝光模拟图形中出现间距或者图形尺寸变化的范围超过了临界值，则优化光学邻近修正工艺菜单，重新对待曝光图形进行光学邻近修正并且重复上述模拟和检查其是否出现间距或者图形尺寸变化的步骤。

9.根据权利要求2或8所述的基于模型的校验光学邻近修正的方法，其特征在于，所述优化光学邻近修正工艺菜单包括调整光学邻近修正模型中的修正边移动量、分割边长短范围、分割边移动类型和评估点类型。

10.根据权利要求1所述的基于模型的校验光学邻近修正的方法，其特征在于，所述找出弱点包括步骤：在某一曝光能量和焦距的组合条件下，将经过光学邻近修正后的待曝光图形与用校验软件模拟出的待曝光模拟图形作对比，如果待曝光模拟图形的某处的图案形状发生变化的范围大于等于一个临界值，则待曝光图形在该处有弱点。

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