CN101893820B - 光学邻近修正的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学邻近修正的方法，该方法包括：提供包括主图案图形的晶片；在所述主图案图形的空隙处插入散射条SBAR；交替修正主图案图形和SBAR，达到目标图案。采用该方法进一步优化了SBAR的尺寸，大大增大了工艺窗口的大小。

Description

光学邻近修正的方法

技术领域

本发明涉及半导体光刻工艺领域，特别涉及一种光学邻近修正的方法。

背景技术

目前，随着半导体技术向小线宽、高集成度的发展，对光刻工艺也提出了更高的要求。特别是尺寸减小到0.18微米甚至90纳米以下时，图形的间距也越来越接近，光学的干涉和衍射效应对邻近图形的影响使得在掩膜版上的图形转移到晶片上时，出现如线端缩短(line-end shortening)、线端连结(line-end bridging)、线宽变异(line width variations)、线角圆化(line cornerrounding)等光学邻近效应。

具体地，在一些半导体元件设计中，往往在同一个芯片中的不同部分会分别具有一些分布很密的图案及分布较疏的图案。当同一芯片同时具有iso和dense图案区时，就会因为光学邻近效应使iso和dense图案区相同目标尺寸的线宽，在转移到晶片上之后具有不同实际尺寸，即line width variations缺陷。

由于iso图案区和dense图案区需要的曝光能量差距比较大，iso图案区的曝光能量大于dense图案区的曝光能量，但是相同目标关键尺寸(CD)的曝光能量是一定的，当取iso图案区和dense图案区的中间曝光能量后，iso图案区转移到晶片上的CD就会偏小，具体应用中CD误差范围应控制在10％内，如果iso图案区和dense图案区的曝光能量差距很大，这样保证CD在10％的允许范围内变动时，工艺窗口就会很小。增加SBAR可以使iso图案区和dense图案区的曝光能量相接近，有效地增大整个工艺窗口(processwindow)，所谓process window指iso图案区和dense图案区一致地印制具有规定尺寸的能力。从iso图案区到dense图案区的CD是渐变的，dense图案区的图形密度很大，已经插不下SBAR，但是半密(semi)图案区和iso图案区的图形间隔比较大，所以将SBAR插入semi图案区和iso图案区起到增大有效图案密度的作用，来增大process window，从而修正邻近效应。

现有技术中，包括基于规则(Rule based)或者基于模型(Model based)的光学邻近修正(Optical Proximity Correction，OPC)方法。

基于规则的修正方法包括以下步骤：

步骤11、优化光刻装置设置值并固定该设置值，包括曝光量、用于表示透镜收集衍射光能力的数值孔径(Number Aperture，NA)、表示光束强度分布范围的西格玛(sigma)等参数值。如果这些参数变了，那么下面修正步骤就必须重复更多次，使过程复杂化，所以上述设置值一旦确定，就不再改变。其中，光刻装置包括光罩、透镜及光源等。

步骤12、将要插入的SBAR的各种情况都复制到掩膜版上，并将其转移到晶片上主图案区的空隙处。

步骤13、收集步骤12中的SBAR的各种情况的数据，并进行分析，包括主图案的关键尺寸均匀性(Critical Dimension Uniformity，CDU)、工艺窗口(process window，PW)。其中，SBAR是不在晶片上显示的，如果SBAR过大，超过其分辨率，则会在晶片上显示，所以要将此类数据删除。

步骤14、将步骤13中收集的优化数据，都建立在表格中，SBAR为矩形，包括每个SBAR的宽度、长度，两两SBAR的间距以及与主图案的间距。

步骤15、根据表格及主图案的特征，将SBAR插入semi图案区和iso图案区的主图案后，修正主图案，直至达到目标图案。

值得注意的是，在根据表格插入SBAR后，SBAR就不再改变，只对主图案进行修正，例如在iso图案区插入的SBAR的宽度为50纳米，则在步骤15中，该SBAR的宽度是保持不变的，而且SBAR的长度、与主图案间的距离以及两个SBAR间的距离也保持不变，但是主图案的宽度是可以变化的，例如由边长为136纳米的正方形，经修正之后边长为139纳米，而此时SBAR的宽度仍然为50纳米。这样修正的工艺窗口如图1所示。在图1中，横坐标为焦深范围，纵坐标为相对曝光强度，这里曝光强度乘以曝光时间即为曝光能量。在图1中两条虚弧线表示iso图案区，CD在10％的允许范围内变动时的曝光强度的范围；另两条虚弧点画线表示处于iso图案区和dense图案区之间的半密(semi)图案区，CD在10％的允许范围内变动时的曝光强度的范围；两条实弧线表示dense图案区，CD在10％的允许范围内变动时的曝光强度的范围。三者重叠的部分为工艺窗口的大小，即为图中矩形所示。从图1中可以看出，修正后的工艺窗口仍然是较窄的。

同样，如果是基于模型的修正方法，虽然在收集SBAR的数据方面比较简单，但是在建立表格之后，插入的SBAR仍然是不再改变的，所以仍然存在工艺窗口较窄的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题是：现有OPC修正方法的工艺窗口较小。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明公开了一种光学邻近修正的方法，该方法包括：

提供包括主图案图形的晶片；

在所述主图案图形的空隙处插入散射条SBAR；

交替修正主图案图形和SBAR，达到目标图案。

在插入SBAR之后，交替修正主图案图形和SBAR之前，该方法进一步包括设定SBAR曝光强度阈值的步骤。

所述SBAR不在晶片上显示。

所述交替修正主图案图形和SBAR的方法为：

设定主图案可见，然后根据SBAR的光强分布和曝光强度阈值，对SBAR的尺寸进行修正；

设定SBAR可见，对主图案的尺寸进行修正。

所述交替修正主图案图形和SBAR的方法为：

设定SBAR可见，对主图案的尺寸进行修正；

设定主图案可见，然后根据SBAR的光强分布和曝光强度阈值，对SBAR的尺寸进行修正。

所述修正SBAR包括对SBAR的宽度、两两SBAR的间距以及SBAR与主图案之间的间距的修正。

所述修正主图案包括对主图案宽度以及SBAR与主图案之间的间距的修正。

所述交替修正的次数为7至10次。

由上述的技术方案可见，本发明在建立SBAR表格之后，通过交替修正SBAR和主图案，达到目标图案。而现有技术中的SBAR一旦确定，就不再改变，所以工艺窗口较窄，本发明进一步优化了SBAR的尺寸，大大增大了工艺窗口的大小。

附图说明

图1为现有技术中OPC修正方法的工艺窗口示意图。

图2为本发明中采用基于规则收集SBAR数据的OPC修正方法的流程示意图。

图3为本发明中采用基于模型收集SBAR数据的OPC修正方法的流程示意图。

图4为本发明中OPC修正方法的工艺窗口示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的普通技术人员所熟知的一般的替换无疑地涵盖在本发明的保护范围内。

本发明利用示意图进行了详细描述，在详述本发明实施例时，为了便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，不应以此作为对本发明的限定。

本发明在建立SBAR表格之后，通过交替修正SBAR和主图案，达到目标图案，进一步优化了SBAR的尺寸，大大增大了工艺窗口的大小。

下面详细说明通过基于规则和基于模型这两种收集SBAR数据的方法，对主图案和SBAR进行交替修正。

采用基于规则收集SBAR数据的修正方法，具体流程示意图如图2所示。

步骤21、优化光刻装置设置值并固定该设置值，包括曝光量、数值孔径、西格玛等参数值。

步骤22、将要插入的SBAR的各种情况都复制到掩膜版上，并将其转移到晶片上主图案区的空隙处。

步骤23、收集步骤22中的SBAR的各种情况的数据，并进行分析，SBAR是不在晶片上显示的，如果SBAR过大，超过其分辨率，则会在晶片上显示，所以要将此类数据删除。

步骤24、将步骤23中收集的优化数据，都建立在表格中，包括每个SBAR的宽度、长度，两两SBAR的间距以及与主图案的间距。

步骤25、根据表格及主图案的特征，将SBAR插入semi图案区和iso图案区的主图案中。

步骤26、设定曝光强度阈值，达到该阈值时光阻胶会发生反应，为了防止将SBAR显示在晶片上，所以将曝光强度限制在阈值内。

步骤27、交替修正SBAR的尺寸和主图案的尺寸，直至达到目标图案。

需要说明的是，semi图案区和iso图案区的CD是渐变的，要达到目标图案，SBAR尺寸和主图案尺寸的交替修正，是一个不断试验修正的过程，而且semi图案区和iso图案区的每个修正之后的CD都会有所区别。

本发明中第一优选实施例的交替修正SBAR的尺寸和主图案的尺寸的具体方法为：

步骤31、将主图案和SBAR分为两组，首先设定主图案可见，即考虑主图案对SBAR的光学临近效应，然后根据semi图案区和iso图案区SBAR的光强分布和曝光强度阈值，对SBAR的尺寸进行修正，该修正包括对SBAR的宽度、两两SBAR的间距以及SBAR与主图案之间的间距的修正。

步骤32、设定SBAR可见，即考虑SBAR对主图案的光学临近效应，对主图案的尺寸进行修正，该修正包括对主图案宽度以及SBAR与主图案之间的间距的修正。

上述步骤31和步骤32反复循环几次，直至达到目标图案，一般需要循环执行7至10次。加入到semi图案区和iso图案区的SBAR，在修正时尺寸逐渐增大，如果增大尺寸后，显示在晶片上了，就要在下一个循环中减小SBAR尺寸。当然SBAR的尺寸越大越好，如果相当于dense图案区中真实主图案的效果，就可以更有效地避免邻近效应，但是无论如何修正，SBAR是不允许在晶片上出现的。对主图案的尺寸进行修正之后，经过曝光显影出的主图案尺寸应符合客户所需要的目标尺寸。

本发明中第二优选实施例的交替修正SBAR的尺寸和主图案的尺寸的具体方法为：

步骤41、将主图案和SBAR分为两组，设定SBAR可见，对主图案的尺寸进行修正。

步骤42、设定主图案可见，然后根据semi图案区和iso图案区SBAR的光强分布和曝光强度阈值，对SBAR的尺寸进行修正。上述步骤41和步骤42反复循环几次，直至达到目标图案，一般需要循环执行7至10次。

交替修正SBAR的尺寸和主图案的尺寸的方法，无论先修正SBAR还是主图案，都是允许的，而且修正的效果也是相同的。仍然以现有技术中的主图案和SBAR的尺寸为例，修正之后，某一个主图案尺寸边长由原来的136纳米变为134纳米，其iso图案区空隙处插入的SBAR的宽度由原来的50纳米变为55纳米。这只是其中一具体例子，根据不同的工艺制程，不同主图案的尺寸，插入SBAR的尺寸也各不相同，经过修正之后的尺寸也是不同的。

采用基于模型收集SBAR数据的修正方法，具体流程示意图如图3所示

步骤51、优化光刻装置设置值并固定该设置值，包括曝光量、数值孔径、西格玛等参数值。

步骤52、模拟曝光过程，即创建OPC模型，查看将要曝光到晶片上的图形的失真程度，从而可以看出原始数据库与经过掩膜版形成的数据库的差别。

步骤53、确定SBAR优化数据。

步骤54、将步骤23中确定的优化数据，都建立在表格中，包括每个SBAR的宽度、长度，两两SBAR的间距以及与主图案的间距。

步骤55、根据表格及主图案的特征，将SBAR插入semi图案区和iso图案区的主图案中。

步骤56、设定SBAR曝光强度阈值，达到该阈值时光阻胶会发生反应，为了防止将SBAR显示在晶片上，所以将曝光强度限制在阈值内。

步骤57、交替修正SBAR的尺寸和主图案的尺寸，直至达到目标图案。

需要说明的是，基于模型收集SBAR数据比基于规则收集SBAR数据，要更简便一些，但是无论采用基于规则还是基于模型收集SBAR数据的OPC修正方法，修正的工艺窗口都如图4所示。在图4中，横坐标为焦深范围，纵坐标为相对曝光强度。两条虚弧线表示iso图案区，CD在10％的允许范围内变动时的曝光强度的范围；另两条虚弧点画线表示semi图案区，CD在10％的允许范围内变动时的曝光强度的范围；两条实弧线表示dense图案区，CD在10％的允许范围内变动时的曝光强度的范围。三者重叠的部分为工艺窗口的大小，即为图中矩形所示。图4中的工艺窗口比现有技术中图1中的工艺窗口大50％。与现有技术相比，iso图案区的曝光强度明显降低，与dense图案区的曝光强度越接近，则获得工艺窗口越大。

本领域的技术人员应该理解，本发明不应限于上述实施例的具体情形，所列数值只是为了更清楚地说明本发明，本发明的修正方法，适用于所有出现的邻近效应，任何对主图案和SBAR进行交替修正的方法，都可以涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种光学邻近修正的方法，该方法包括：

提供包括主图案图形的晶片；

在所述主图案图形的空隙处插入散射条SBAR，所述SBAR不在晶片上显示，设定SBAR曝光强度阈值；

交替修正主图案图形和SBAR，达到目标图案；

所述交替修正主图案图形和SBAR的方法为：设定主图案可见，然后根据SBAR的光强分布和曝光强度阈值，对SBAR的尺寸进行修正；设定SBAR可见，对主图案的尺寸进行修正，上述步骤反复循环几次；

或者所述交替修正主图案图形和SBAR的方法为：设定SBAR可见，对主图案的尺寸进行修正；设定主图案可见，然后根据SBAR的光强分布和曝光强度阈值，对SBAR的尺寸进行修正，上述步骤反复循环几次。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述修正SBAR包括对SBAR的宽度、两两SBAR的间距以及SBAR与主图案之间的间距的修正。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述修正主图案包括对主图案宽度以及SBAR与主图案之间的间距的修正。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反复循环几次的次数为7至10次。

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