CN101738848A - 基于可变光酸扩散长度建立opc模型的方法 - Google Patents

基于可变光酸扩散长度建立opc模型的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于可变光酸扩散长度建立OPC模型的方法，该方法包括如下步骤：第1步，给定一种光刻胶，测量该光刻胶对不同空间周期和/或关键尺寸的光罩图形进行光刻后的光酸扩散长度；或者，获知或测量一个光酸扩散长度初始值，以该初始值得到多个猜测值并通过试验筛选出符合精确度要求的猜测值；第2步，使用第1步测量或试验得到的各空间周期和/或关键尺寸的光罩图形所对应的光酸扩散长度建立该光刻胶的OPC模型。本发明所述方法使用不同条件下的光罩图形各自对应的光酸扩散长度建立OPC模型，相较传统的固定光酸扩散长度建立OPC模型，提高了在小尺寸图形上的精度，从而提高了整个半导体制造工艺对光刻图形的控制精度。

Description

基于可变光酸扩散长度建立OPC模型的方法
技术领域
本发明涉及一种半导体制造中的光刻工艺，特别是涉及一种光学临近效应修正的方法。
背景技术
在半导体制造中，随着设计尺寸的不断缩小，光的衍射效应变得越来越明显，它的结果就是最终对设计图形产生的光学影像退化，最终在硅片上经过光刻形成的实际图形变得和设计图形不同，这种现象被称为OPE(光学临近效应，Optical Proximity Effect)。
OPE现象中最显著的一种效应被称为关键尺寸的空间周期近似效应(CDProximity)，其具体表现为随着空间周期的变化，光刻图形的关键尺寸会随着光学衍射效应发生变化，最终使不同空间周期下关键尺寸相同的光罩图形在光刻后的光刻图形的关键尺寸却不同。这种现象对于电路设计者是非常致命的，它会导致不同的电路布局下各种理应相同的器件性能发生变化最终导致电路失效。
为了修正OPE现象便产生了OPC(光学临近效应修正，OpticalProximity Correction)。OPC的核心思想就是基于抵消OPE现象的考虑建立OPC模型，根据OPC模型设计光罩图形，这样光刻后的光刻图形相对于光罩图形发生了OPC现象，但OPC模型建立时又对OPC现象进行了抵消，因此光刻后的光刻图形接近于设计者所希望通过光刻形成的图形。
现有的OPC模型均基于固定光酸扩散长度，其建立通常包括如下步骤：
第1步，测量某个光刻工艺中光刻胶的光酸扩散长度。
第2步，使用第1步得到的光酸扩散长度建立OPC模型。如何建立OPC模型的详细步骤内容众多，且均为公开的现有技术，在此不作赘述。
第3步，使用第2步得到的OPC模型设计多个不同空间周期、不同关键尺寸的光罩图形。
第4步，光刻第3步得到的多个光罩图形，测量每个光刻后的光刻图形的关键尺寸，对于光刻图形的关键尺寸和第3步的光罩图形的关键尺寸误差较大的情况，增加许多特殊的规则进行修正，最终得到一个相对准确的OPC模型。采用何种特殊规则如何对OPC模型进行修正，内容众多且均为公开的现有技术，在此不作赘述。
上述方法的第1步中，测量光刻胶的光酸扩散长度有两种方法。第一种方法是通过曝光一个标准测试图形，然后通过测量曝光以后光酸浓度分布来确定曝光后光酸的扩散长度，这种方法得到的扩散长度为实际扩散长度。第二种方法通过曝光一系列标准测试图形，然后通过测量所有图形的关键尺寸，接着通过等效高斯扩散模型(该模型认为光酸浓度分布为高斯分布，定义扩散浓度达到某一数值时的对应的高斯分布的宽度为对应的扩散长度)确定一系列扩散长度猜测值，分别算出不同扩散长度猜测值对所有测试图形的关键尺寸，最后和实际关键尺寸进行比较，采用误差最小的扩散长度猜测值为该光刻胶的光酸扩散长度，这种方法得到的扩散长度为等效扩散长度。
现有的基于固定光酸扩散长度所建立的OPC模型在很多场合下显得不够精确，尤其是对于小尺寸的图形和二维图形。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于可变光酸扩散长度建立OPC模型的方法，该方法对现有的基于固定光酸扩散长度的OPC模型进行修正，引入可变光酸扩散长度，使OPC模型更为准确。
为解决上述技术问题，本发明基于可变光酸扩散长度建立OPC模型的方法，包括如下步骤：
第1步，给定一种光刻胶，测量该光刻胶对不同空间周期和/或关键尺寸的光罩图形进行光刻后的光酸扩散长度；
或者，给定一种光刻胶，测量该光刻胶对一个光罩图形进行光刻后的光酸扩散长度；将该测量值作为初始值，设置扩展范围和扩展步进，在扩展范围内以初始值向高、低两方向按扩展步进得到多个猜测值；分别以初始值和多个猜测值建立临时OPC模型，采用这些临时OPC模型设计不同空间周期和/或关键尺寸的光罩图形并测量光刻后的光刻图形的实际关键尺寸，得到符合精确度要求的猜测值；
或者，给定一种光刻胶，使用光刻胶厂家给定的光酸扩散长度作为初始值，设置扩展范围和扩展步进，在扩展范围内以初始值向高、低两方向按扩展步进得到多个猜测值；分别以初始值和多个猜测值建立临时OPC模型，采用这些临时OPC模型设计不同空间周期和/或关键尺寸的光罩图形并测量光刻后的光刻图形的实际关键尺寸，得到符合精确度要求的猜测值；
第2步，使用第1步测量得到的各空间周期和/或关键尺寸的光罩图形所对应的光酸扩散长度、或初始值和符合精确度要求的猜测值作为各空间周期和/或关键尺寸的光罩图形所对应的光酸扩散长度建立该光刻胶的OPC模型。
本发明使用不同条件下的光罩图形各自对应的光酸扩散长度建立OPC模型，使得OPC模型在小尺寸下更接近实际硅片数据。因此，本发明提高了现有OPC模型在小尺寸图形的精度，从而提高了整个半导体制造工艺对光刻图形的控制精度。另外，对于以往只能以经验进行修正的OPC模型给出一个新的建模方案。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明基于可变光酸扩散长度建立OPC模型的方法流程图；
图2是不同光刻胶的光酸扩散长度随着光罩图形的关键尺寸变化而变化的示意图；
图3是基于固定光酸扩散长度和可变光酸扩散长度建立的两个OPC模型的效果比较图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明基于可变光酸扩散长度的光学临近效应修正方法，包括如下步骤：
第1步，给定一种光刻胶，测量该光刻胶对一组光罩图形进行光刻后的光酸扩散长度，这一组光罩图形分别具有不同空间周期和/或关键尺寸。
选取的光罩图形应该是典型的，例如每个光罩图形都包括具有不同图形线宽和/或不同空间线宽的部分，即具有不同线宽/空间(Line/Space)比率的部分。对于特定的空间周期有一系列的不同线宽/空间的比值，例如，对于280nm的空间周期有120/160、130/150等不同的线宽/空间比率。其中120/160是指图形线宽120nm，空间线宽160nm。
所述光酸扩散长度可以是光刻胶模拟工艺中基于等效高斯扩散模型定义的等效光酸扩散长度。所述光酸扩散长度也可以是光刻胶在曝光后测量的实际光酸扩散长度。
上述第1步也可以采用如下方案：
第1.1步，给定一种光刻胶，测量该光刻胶对一个光罩图形(仅具有一个空间周期、一个关键尺寸)进行光刻后的光酸扩散长度。
第1.2步，将第1.1步测量得到的光酸扩散长度作为初始值，设置扩展范围和扩展步进，在扩展范围内以初始值向高、低两方向按扩展步进得到多个猜测值。例如，扩展范围可设为100％，扩展步进可设为5％，这样通过1个初始值可以得到40个猜测值。
第1.3步，将第1.2步得到的初始值和多个猜测值分别建立临时OPC模型，采用这些临时OPC模型设计不同空间周期和/或关键尺寸的光罩图形并测量光刻后的光刻图形的实际关键尺寸，得到符合关键尺寸的精确度要求的一个或多个空间周期和/或关键尺寸下的初始值和/或猜测值。例如，有10个猜测值分别符合不同空间周期和/或关键尺寸下的光罩图形的关键尺寸与光刻图形的关键尺寸的误差要求(精确度要求)，其余30个猜测值均不符合任何空间周期和/或关键尺寸下的光罩图形的关键尺寸与光刻图形的关键尺寸的误差要求。
上述第1步也可以采用如下方案：给定给定一种光刻胶，使用光刻胶厂家给定的光酸扩散长度作为初始值，其余与第1.2步、第1.3步相同。
第2步，使用第1步测量得到的各空间周期和/或关键尺寸的光罩图形所对应的光酸扩散长度、或初始值和符合精确度要求的猜测值作为各空间周期和/或关键尺寸的光罩图形所对应的光酸扩散长度建立该光刻胶的OPC模型。例如，将上述测量值、或者1个初始值和符合精确度要求的10个猜测值作为对应的空间周期、关键尺寸的光罩图形的光酸扩散长度，建立该光刻胶的OPC模型。如何建立OPC模型的详细步骤内容众多，且均为公开的现有技术，在此不作赘述。
按照上述方法建立OPC模型后，采用该OPC模型设计多个不同空间周期和/或关键尺寸的光罩图形。然后进行光刻，测量光刻图形的关键尺寸。对于光刻图形的关键尺寸和光罩图形的关键尺寸误差较大的情况，再增加特殊规则进行修正，以得到更加准确的OPC模型。采用何种特殊规则如何对OPC模型进行修正，内容众多且均为公开的现有技术，在此不作赘述。
所述方法的第1步中，给定多种光刻胶，测量各种光刻胶对不同空间周期和/或关键尺寸的光罩图形进行光刻后的光酸扩散长度；所述方法的第2步中，使用第1步测量得到的各空间周期和/或关键尺寸的光罩图形所对应的光酸扩散长度建立各种光刻胶的OPC模型。
请参阅图2，这是三种不同的光刻胶在对不同关键尺寸的光罩图形进行光刻后测量的光酸扩散长度的示意图。这充分说明了对于不同关键尺寸的光罩图形，其光刻过程中的光酸扩散长度是变化的。
请参阅图3，这是光刻图形的关键尺寸的实际测量值(小圆圈)、采用传统的基于固定光酸扩散长度的OPC模型设计光罩图形最终形成光刻图形的关键尺寸计算值(虚线)、采用本发明基于可变光酸扩散长度的OPC模型设计光罩图形最终形成光刻图形的关键尺寸计算值(实线)的比较图。显然，采用本发明基于可变光酸扩散长度的OPC模型的计算结果更接近于实际情况。
此处举例的方法和数值仅为一个参考，可以根据实际使用者的计算机能力自由设定猜测值的范围和步进。同时最终选取的猜测值也可以不一定为误差最小的那组，也可以是符合使用者误差需求的几组，然后从中选取符合其他使用者的要求的为最终结果。其标准比如计算时间短，把扩酸长度差值在给定范围以内的进行合并，尽可能减少不同的扩散长度简化模型等等。

Claims (6)

1.一种基于可变光酸扩散长度建立OPC模型的方法，其特征是：该方法包括如下步骤：
第1步，给定一种光刻胶，测量该光刻胶对不同空间周期和/或关键尺寸的光罩图形进行光刻后的光酸扩散长度；
或者，给定一种光刻胶，测量该光刻胶对一个光罩图形进行光刻后的光酸扩散长度；将该测量值作为初始值，设置扩展范围和扩展步进，在扩展范围内以初始值向高、低两方向按扩展步进得到多个猜测值；分别以初始值和多个猜测值建立临时OPC模型，采用这些临时OPC模型设计不同空间周期和/或关键尺寸的光罩图形并测量光刻后的光刻图形的实际关键尺寸，得到符合精确度要求的猜测值；
或者，给定一种光刻胶，使用光刻胶厂家给定的光酸扩散长度作为初始值，设置扩展范围和扩展步进，在扩展范围内以初始值向高、低两方向按扩展步进得到多个猜测值；分别以初始值和多个猜测值建立临时OPC模型，采用这些临时OPC模型设计不同空间周期和/或关键尺寸的光罩图形并测量光刻后的光刻图形的实际关键尺寸，得到符合精确度要求的猜测值；
第2步，使用第1步测量得到的各空间周期和/或关键尺寸的光罩图形所对应的光酸扩散长度、或初始值和符合精确度要求的猜测值作为各空间周期和/或关键尺寸的光罩图形所对应的光酸扩散长度建立该光刻胶的OPC模型。
2.根据权利要求1所述的基于可变光酸扩散长度建立OPC模型的方法，其特征是：
所述方法的第1步中，给定多种光刻胶，测量各种光刻胶对不同空间周期和/或关键尺寸的光罩图形进行光刻后的光酸扩散长度；
所述方法的第2步中，使用第1步测量得到的各空间周期和/或关键尺寸的光罩图形所对应的光酸扩散长度建立各种光刻胶的OPC模型。
3.根据权利要求1所述的基于可变光酸扩散长度建立OPC模型的方法，其特征是：所述光罩图形都包括具有不同图形线宽和/或不同空间线宽的部分。
4.根据权利要求1所述的基于可变光酸扩散长度建OPC模型的方法，其特征是：所述光酸扩散长度为等效光酸扩散长度。
5.根据权利要求1所述的基于可变光酸扩散长度建立OPC模型的方法，其特征是：所述光酸扩散长度为实际光酸扩散长度。
6.根据权利要求1所述的基于可变光酸扩散长度建立OPC模型的方法，其特征是：所述方法的第1步中，扩展范围为100％，扩展步进为5％，猜测值为40个。
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