CN101937171A

CN101937171A - 建立光学邻近校正模型方法、光学邻近校正方法和掩模版

Info

Publication number: CN101937171A
Application number: CN 200910054409
Authority: CN
Inventors: 朴世镇
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2009-07-03
Filing date: 2009-07-03
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2029-07-03
Also published as: CN101937171B

Abstract

一种建立光学邻近校正模型的方法、光学邻近校正方法和掩模版，其中，所述建立光学邻近校正模型的方法包括：根据掩模版上的测试图形进行曝光和显影，获得测试数据；对所述掩模版的测试图形进行修圆处理，所述修圆处理包括以锯齿状折线替代掩模版原测试图形中的方形拐角；应用经过修圆处理后的掩模版模拟光刻过程，获得模拟数据；比较所述测试数据以及所述模拟数据，建立光学邻近校正模型。本发明以锯齿状折线对方形拐角进行修圆处理，使光学邻近校正更加精确，提高了产品成品率，并节省了人力和时间，提高了生产效率。

Description

建立光学邻近校正模型方法、光学邻近校正方法和掩模版

技术领域

本发明涉及光学邻近校正技术，特别是适用于拐角变圆的光学邻近校正方法。

背景技术

随着集成电路的日益发展，设计尺寸越来越小，由于光的衍射和干涉现象，硅片上实际得到的光刻图形与掩模版图形之间存在一定的变形和偏差。在光刻过程中，投影光通过掩模版后传播到硅片的各层材料上，从而使硅片的各层材料上得到与掩膜图形相关的光刻图形。根据光波衍射和干涉原理，光波通过掩模版时将发生衍射，掩模版不同位置之间的光波还会发生干涉，因此，实际投射到硅片上的光强分布是这些衍射光波的叠加结果，与掩模图形并不是完全相同。

这种由于光波衍射、干涉而使光刻图形与掩膜图形产生偏差的现象称为光学邻近效应OPE(Optical Proximity Effect)。根据光波衍射原理，当掩模版图形关键尺寸(CD)远大于光波波长时，硅片上光刻图形与掩膜版图形基本相同；但在超深亚微米工艺下，集成电路特征尺寸在0.13微米甚至0.09微米以下，已经接近甚至小于光波波长，此时，光的衍射效果非常明显，特别是在图形相互邻近的部位，例如在线段顶端和图形拐角处，并且，随着集成电路特征尺寸不断地减小，这种变形与偏差变得越来越严重，直接影响电路性能和生产成品率。

在实际光刻过程中，由于光学邻近效应的存在，曝光显影后的图像会存在失真，表现在拐角处，即体现为拐角变圆。参考图1，在区域101和区域102中，由于实际制造工艺中光学和化学效应的作用，拐角会钝化变圆，而内角增加的面积使得内角钝化更加严重，此外，拐角变圆也影响了图形的关键尺寸D。

为了尽可能地减小掩膜图形到光刻图形的变形与偏差，抑制光学邻近效应的负面作用进而提高芯片生产的成品率，光学邻近校正OPC(OpticalProximity Correction)被广泛应用到对掩模版图形的设计过程中。为了适应设计的复杂度，使校正更为精确，基于模型的OPC越来越多地被采用。基于模型的OPC简单来说就是建立与现实光刻情况相符合的光学邻近校正模型，并将该模型应用至需要进行光刻的图形中。其中，建立合适的光学邻近校正模型是基于模型的OPC的关键。

现有技术的OPC中，针对拐角变圆现象也有一些研究。专利号为US6280887的美国专利中公开了一种通过在掩模版图形的边缘添加衬线和孔洞以修正拐角变圆现象的方案。此外现有技术中，还包括在掩模版图形的方形拐角处添加附加方块等方法针对拐角变圆现象进行掩模版修正，然而，这些方法以附加图形弥补原掩模版图形中拐角变圆所造成的损失，需要反复多次进行尝试以获得关于附加图形大小和放置位置的最佳修正方案，耗费人力、时间和精力。

申请号为200510074132.X的中国专利申请中还公开了一种利用倒角进行修圆的处理，参考图2，对于掩模版图形中的角部200，采用倒角204模拟所形成的圆弧202，以进行修圆处理。然而，可以看到，由倒角204所构成的新图形与由圆弧202所构成的实际图形之间存在较大空间冗余，这将对图形的关键尺寸、空间周期等参数造成影响；此外，步进式光刻机在实际处理中，并不是走直线，而是根据分辨率将斜线拆解为多个头尾连接的折线，按照所分解的折线逐个步进，上述技术方案大大增加了需要计算和处理的数据量，影响了生产效率。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种建立光学邻近校正模型方法、光学邻近校正方法和掩模版，尽可能地减小光刻过程中的拐角变圆的影响。

为解决上述问题，本发明提供了一种建立光学邻近校正模型的方法，其特征在于，包括：根据掩模版上的测试图形进行曝光和显影，获得测试数据；对所述掩模版的测试图形进行修圆处理，所述修圆处理包括以锯齿状折线替代掩模版原测试图形中的方形拐角；应用经过修圆处理后的掩模版模拟光刻过程，获得模拟数据；比较所述测试数据以及所述模拟数据，建立光学邻近校正模型。

本发明还提供了一种应用所述建立光学邻近校正模型的方法的光学邻近校正方法，还包括：根据所述光学邻近校正模型，校正设计图形。

本发明还提供了一种掩模版，包含多个测试图形，其中每一个所述测试图形的角部为锯齿形折线。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明实施方式通过在获得模拟数据的过程以及在对设计图形的校正过程中，以锯齿状折线模拟圆弧轨迹，替代组成掩模版原测试图形中的方形拐角，实现对方形拐角的修圆处理，使按照修改后掩模版所进行的模拟与实际的曝光及显影过程更为贴切，从而使光学邻近校正更加精确，进而有效地提高芯片性能和产品成品率。

附图说明

图1是实际光刻中拐角变圆现象的示意图；

图2是现有技术中一种对拐角进行修圆处理的示意图；

图3是本发明建立光学邻近校正模型的方法的实施方式的流程示意图；

图4是如图3所示步骤S1实施方式的流程示意图；

图5是如图3所示步骤S2一种实施方式的流程示意图；

图6是采用如图5所示步骤S2实施方式修圆的方形拐角示意图；

图7是如图3所示步骤S2另一实施方式的流程示意图；

图8是采用如图7所示步骤S2另一实施方式修圆的方形拐角示意图；

图9是如图3所示步骤S2一种实施例中被修圆的方形拐角示意图；

图10是本发明所建立的光学邻近校正模型与应用传统方法所建立的光学邻近校正模型的模型误差示意图；

图11是本发明光学邻近校正方法实施方式的流程示意图；

图12是采用本发明光学邻近校正方法以及传统的光学邻近校正方法对不同类型的设计图形进行光学邻近校正时，关键尺寸的误差的示意图；

图13是本发明掩模版的结构示意图。

具体实施方式

在基于模型的OPC中，准确地建立符合实际曝光情况的光学邻近校正模型至关重要。一般来说，可首先采用测试掩模版进行曝光，通过测量实际曝光后在硅片上所获得的曝光图形的尺寸，获得测试数据；然后根据所采用的测试掩模版上的测试图形模拟光刻过程，通过测量模拟结果的尺寸，获得模拟数据；接着，对比所述测试数据和模拟数据，建立光学邻近校正模型，使得将该光学邻近校正模型应用于所述模拟数据时，能够获得与实际的测试数据相同的结果。

在实际光刻中，当掩模版上的测试图形经曝光、显影步骤而转移至光阻抗蚀剂层时，显影后图形会出现方形拐角变圆的现象，即直角会变成规则或不规则的圆弧形，发明人提出在获得模拟数据的过程中，先对掩模版测试图形中每个方形拐角进行修圆处理，并结合步进式光刻机的运动轨迹，通过多次反复实践后，采用以锯齿状折线模拟所述圆弧的轨迹，以替代组成掩模版原测试图形中的方形拐角，实现所述修圆处理，使光学邻近校正模型更加符合实际曝光情况。

参考图3，本发明实施方式提供了一种建立光学邻近校正模型的方法，包括：步骤S1，根据掩模版上的测试图形进行曝光和显影，获得测试数据；步骤S2，对所述掩模版的测试图形进行修圆处理，其中，所述修圆处理包括以锯齿状折线替代掩模版原测试图形中的方形拐角；步骤S3，应用经过修圆处理后的掩模版模拟光刻过程，获得模拟数据；步骤S4，比较所述测试数据以及所述模拟数据，建立光学邻近校正模型。

其中，所述锯齿状折线的两端分别与组成原方形拐角的两边相交；所述锯齿状折线中的每个齿的角度可根据实际需要为0°-180°之间的任意值，每个齿所形成的角度可相同，也可不同；形成每个齿的两端折线线段的长度比例可为1∶1-1∶4，也可根据实际情况进行调整，并不对本发明思路构成限制。

下面结合附图和具体实施例，对本发明的实施方式作进一步详细说明。

参考图4，步骤S1可包括：步骤S101，提供掩模版，所述掩模版具有多个测试图形；步骤S102，对所述掩模版进行曝光，测量曝光显影后形成的图形，获得测试数据。

具体来说，步骤S101可根据需要设计图形的关键尺寸、图案密度以及线宽间距比等参数，在掩模版上形成多个测试图形。其中，在掩模版上形成测试图形的工艺可包括：先在透明玻璃上形成一层不透光的铬膜层；在铬膜层上形成抗反射层；在抗反射层上旋涂光阻抗蚀剂层；以光学直写、投影式电子束直写或扫描电镜(SEM)直写等方式曝光，将布局软件中的布局线路图形转移到光阻抗蚀剂层上，接着以显影工艺在光阻抗蚀剂层上定义出掩模版线路图形开口；以光阻抗蚀剂层为光罩，以湿法刻蚀或电浆刻蚀方法刻蚀抗反射层和铬膜层；当抗反射层和铬膜层刻蚀完成后，移除光阻抗蚀剂层和抗反射层，形成透光的掩模版线路图形区域和不透光的掩模版线路图形区域。

步骤S102通过曝光以及显影，将掩模版上的所述测试图形转移至硅片的光阻抗蚀剂层上，并对显影后的图形进行测量，例如可采用扫描电镜(SEM)或光学显微镜等进行测量。

在一种具体实施方式中，参考图5，步骤S2可包括：步骤S201，确定掩模版测试图形中的方形拐角；步骤S202，根据预定半径，获得与所述方形拐角接近的圆弧；步骤S203，产生锯齿状折线，并且所述锯齿状折线每个齿的顶点落在步骤S202所获得的圆弧上。

其中，步骤S201可包括直接在掩模版测试图形上获取，也可包括对比步骤S1所形成的显影后的图形，选取产生拐角变圆现象的拐角。

在步骤S202中，可包括：获得与所述方形拐角内切的内切圆，并以其半径作为所述预定半径，所述圆弧为该内切圆与组成所述方形拐角的两边相切的两个切点之间的弧形；也可根据步骤S1所形成的显影图形，获得所述预定半径的估计值以及圆弧。

步骤S203中，参考图6，当锯齿状折线300的每个齿的顶点落在步骤S202所获得的圆弧301上时，锯齿状折线300的轨迹接近于圆弧301。并且，类似于圆的内切多边形的原理，当落在圆弧301上的齿的数目无限接近于无穷大时，锯齿状折线300的轨迹无限逼近于圆弧301，因此采用锯齿状折线300能够很好地对圆弧301模拟。

具体来说，每个齿所形成的角度可为0°-180°之间的其它任意值，例如30°、45°、60°等等，也可为90°；当每个齿所形成的角度为90°，形成矩形齿状折线，与步进式光刻机运动轨迹相匹配，从而大大减少需要计算、处理和存储的数据量。每个齿所对应的两条折线线段的长度比例可为1∶1，也可调整为其它值，例如1∶2、1∶3、1∶4。每个齿所形成的角度越小，或者每个齿所对应的两条折线线段的长度相差越小，齿的数目越多，所述锯齿状折线的轨迹越接近于圆弧，但所需计算和处理的数据量也越大。此外，类似地，组成每个齿的折线线段的长度越小，齿的数目越多，所述锯齿状折线的轨迹越接近于圆弧，但所需计算和处理的数据量也越大。

在另一种实施方式中，所述每个齿所形成的角都为直角，参考图7，步骤S2还可包括：步骤S211，确定掩模版测试图形中的方形拐角；步骤S212，根据预定半径，获得与所述方形拐角接近的圆弧；步骤S213，根据步骤S22所获得的圆弧产生矩形齿状折线，使所述圆弧穿过每个所述齿状折线的水平线段。

其中，步骤S211和步骤S212可分别参考上述步骤S201和步骤S202，在此不再赘述。

步骤S213中，参考图8，产生与构成方形拐角的两边相交的矩形齿状折线400，并且步骤S212所获得的圆弧401与矩形齿状折线400的交点在每个所述齿状折线水平线段中，从而使矩形齿状折线400的轨迹接近于圆弧401。类似地，当落在圆弧401上的齿的数目无限接近于无穷大时，锯齿状折线400的轨迹无限逼近于圆弧401。

具体来说，每个齿所对应的两条折线线段的长度比例可为1∶1，也可调整为其它值，例如1∶2、1∶3、1∶4等。每个齿所对应的两条折线线段的长度相差越小，或者组成每个齿的折线线段的长度越小，齿的数目越多，所述锯齿状折线的轨迹越接近于圆弧，但所需计算和处理的数据量也越大。

在具体实施例中，圆弧与所述锯齿状折线的交点可为每个所述齿状折线水平线段的中点位置，也可为每个所述齿状折线水平线段中其它位置，例如1/3处或1/4处等。圆弧与每个所述齿状折线的交点可在每个所述齿状折线水平线段的相同位置，也可在其不同位置。具体的交点位置对模拟的精确度有一定影响，但不影响本发明构思。

在又一个具体实施方式中，参考图9，所述对方形拐角500进行修圆处理可包括：

首先，在方形拐角500内取一小方块，其初始位置为501，记录该小方块左上角的位置及构成左上角的两边，即上边缘和左边缘的位置。

接着，移动该小方块，使其分别位于502、503、504、505、506和507处，并记录当该小方块位于不同位置时其左上角及其两边的位置；具体来说，可使位置501与位置503、位置503与位置505以及位置505与位置507之间的垂直距离相等，并且使位置501与位置502、位置502与位置504以及位置504与位置506之间的水平距离相等，其中，当该小方块位于位置507时，其上边缘与方形拐角500的一边511重合，当该小方块位于位置506时，其左边缘与方形拐角500的一边512重合。

接着，根据当所述小方块在不同位置时所记录的左上角及其两边的位置，获得锯齿形折线。具体来说，当小方块在位置501时，记录其上边缘和左边缘的位置；当小方块从位置501移动至位置503时，记录其上边缘和左边缘的位置，并获得其左边缘与当小方块在位置501时上边缘的交点N；当小方块从位置503移动至位置505时，记录其上边缘和左边缘的位置，并获得其左边缘与当小方块在位置503时上边缘的交点M，N点与M点之间所包含的左上角的部分为锯齿形折线的一个齿形。类似地，根据当小方块分别位于501、502、503、504、505、506和507处时所记录的上边缘和左边缘的位置，获得交点的位置，将各交点之间所包含的左上角的部分记录为锯齿形折线的各个齿形，从而获得所述锯齿形折线。

此外，步骤S2还可包括，对掩模版测试图形进行其它修正。可包括：对线端变短(line-end shorting)、线间桥接(line bridging)以及线宽的增大或减小进行修正，以尽可能减小光学邻近效应的负面影响。

根据上述各实施方式，对掩模版的测试图形修圆处理后，执行步骤S3和步骤S4，应用所述掩模版模拟光刻过程，获得模拟数据，并在此基础上，比较所述测试数据以及所述模拟数据，建立光学邻近校正模型。具体实现步骤为本领域技术人员所熟知的技术，在此不再赘述。

在本发明建立光学邻近校正模型的方法的一个具体实施例中，当所述预定半径为16纳米时，对掩模版的方形拐角进行修圆处理，并建立光学邻近校正模型。参考图10，将模型所获得的模拟数据与实际曝光显影后所获得的测试数据相比较，根据本发明所建立的光学邻近校正模型具有较小的模型误差。根据本发明所建立的光学邻近校正模型相较于应用传统方法所建立的光学邻近校正模型，更加真实地反映了实际的光刻情况。

参考图11，本发明还提供了一种应用上述建立光学邻近校正模型的方法的光学邻近校正方法，包括：步骤S1，根据掩模版上的测试图形进行曝光和显影，获得测试数据；步骤S2，对所述掩模版的测试图形进行修圆处理，其中，所述修圆处理包括以锯齿状折线替代掩模版原测试图形中的方形拐角；步骤S3，应用经过修圆处理后的掩模版模拟光刻过程，获得模拟数据；步骤S4，比较所述测试数据以及所述模拟数据，建立光学邻近校正模型；以及步骤S5，根据所述光学邻近校正模型，校正设计图形。其中，在校正过程中，除了应用所述光学邻近校正模型，对设计图形的校正过程也包括对设计图形的方形拐角进行修圆处理，具体处理步骤可参考建立光学邻近校正模型的方法各实施方式中对掩模版测试图形的修圆处理，在此不再赘述。

在本发明光学邻近校正方法的一个具体实施例中，在建立光学邻近校正模型以及进行光学邻近校正的过程中，以预定半径为16纳米对掩模版的方形拐角进行修圆处理。参考图12，采用本发明光学邻近校正方法以及应用传统的光学邻近校正方法，对于不同类型的设计图形进行光学邻近校正时，采用本发明光学邻近校正方法，曝光显影后所获得的关键尺寸与设计的原始尺寸之间具有较小的误差。

此外，参考图13，本发明还提供了一种掩模版600，所述掩模版包含多个测试图形601，其中，每一个所述测试图形的角部602为锯齿形折线603。

具体来说，所述锯齿状折线可与掩模版测试图形中的方形拐角相对应，并且所述锯齿状折线每个齿的顶点落在与所述方形拐角接近的圆弧上；或者所述锯齿状折线也可对应于掩模版测试图形中的方形拐角，并且每个所述齿状折线的水平线段和与所述方形拐角接近的圆弧相交，其中，所述交点可为每个所述齿状折线水平线段的中点。所述与方形拐角接近的圆弧可为与所述方形拐角内切的圆的部分。

此外，所述锯齿状折线为参考块在所述方形拐角内的不同位置移动时，其与所述方形拐角同向的角的位置的集合。

在上述掩模版的实施方式中，所述锯齿状折线中每个齿的角度可为0°-180°之间的任一角度值，例如每个所述齿的角度可为90°。

相较于现有技术，本发明以锯齿状折线替代组成掩模版原测试图形中的方形拐角，实现对掩模版测试图形中每个方形拐角的修圆处理，使根据修改后掩模版所获得的模拟数据与实际的曝光显影后所获得的测试数据更为贴切，从而使所获得的光学邻近校正模型更加精确以及使对设计图形的光学邻近校正更为有效，进而大大提高产品成品率。此外，当本发明所采用的锯齿状折线为矩形齿状折线，即每个齿所形成的角度为90°时，形成矩形齿状折线，与步进式光刻机运动轨迹相匹配，极大地减少需要计算、处理和存储的数据量，有效地节省了人力和时间，提高了生产效率。

虽然本发明已通过较佳实施例说明如上，但这些较佳实施例并非用以限定本发明。本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应有能力对该较佳实施例做出各种改正和补充，因此，本发明的保护范围以权利要求书的范围为准。

Claims

1.一种建立光学邻近校正模型的方法，其特征在于，包括：

根据掩模版上的测试图形进行曝光和显影，获得测试数据；

对所述掩模版的测试图形进行修圆处理，所述修圆处理包括以锯齿状折线替代掩模版原测试图形中的方形拐角；

应用经过修圆处理后的掩模版模拟光刻过程，获得模拟数据；

比较所述测试数据以及所述模拟数据，建立光学邻近校正模型。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锯齿状折线中的每个齿的角度为90°。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对掩模版的测试图形进行修圆处理包括：

确定掩模版测试图形中的方形拐角；

根据预定半径，获得与所述方形拐角接近的圆弧；

产生锯齿状折线，并且所述锯齿状折线每个齿的顶点落在所述圆弧上。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，每个所述齿的角度为0°-180°之间的任意一角度值。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，每个所述齿的角度为90°。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对掩模版的测试图形进行修圆处理包括：

确定掩模版测试图形中的方形拐角；

根据预定半径，获得与所述方形拐角接近的圆弧；

根据所述圆弧产生矩形齿状折线，使所述圆弧穿过每个所述齿状折线的水平线段。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，每个所述齿的角度为0°-180°之间的任意一角度值。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，每个所述齿的角度为90°。

9.如权利要求3或6所述的方法，其特征在于，所述确定掩模版测试图形中的方形拐角包括对掩模版上所有方形拐角进行选定。

10.如权利要求3或6所述的方法，其特征在于，所述确定掩模版测试图形中的方形拐角包括对比显影后的图形，选择产生拐角变圆的方形拐角。

11.如权利要求3或6所述的方法，其特征在于，所述预定半径为与所述方形拐角内切的内切圆半径。

12.如权利要求3或6所述的方法，其特征在于，所述预定半径为根据所述显影图形而获得的估计值。

13.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述锯齿状折线与所述圆弧的交点为每个所述齿状折线水平线段的中点。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对掩模版的测试图形进行修圆处理包括：

选取参考块；

在所述方形拐角内移动所述参考块，并记录在不同位置时，所述参考块中与所述方形拐角同向角的位置；

根据所记录的同向角的位置，获得所述锯齿形折线。

15.一种包括如权利要求1-14所述任一项建立光学邻近校正模型的方法的光学邻近校正方法，其特征在于，还包括：根据所述光学邻近校正模型，校正设计图形。

16.如权利要求15所述的光学邻近校正方法，其特征在于，所述对设计图形的校正包括：对设计图形的方形拐角进行修圆处理，所述修圆处理包括以锯齿状折线替代设计图形中的方形拐角。

17.一种掩模版，包含多个测试图形，其特征在于，每一个所述测试图形的角部为锯齿形折线。

18.如权利要求17所述的掩模版，其特征在于，所述锯齿状折线对应于掩模版测试图形中的方形拐角，并且所述锯齿状折线每个齿的顶点落在与所述方形拐角接近的圆弧上。

19.如权利要求17所述的掩模版，其特征在于，所述锯齿状折线对应于掩模版测试图形中的方形拐角，并且每个所述齿状折线的水平线段和与所述方形拐角接近的圆弧相交。

20.如权利要求19所述的掩模版，其特征在于，所述交点为每个所述齿状折线水平线段的中点。

21.如权利要求18或19所述的掩模版，其特征在于，所述与方形拐角接近的圆弧内切于所述方形拐角。

22.如权利要求17所述的掩模版，其特征在于，所述锯齿状折线为参考块在所述方形拐角内的不同位置移动时，其与所述方形拐角同向的角的位置的集合。

23.如权利要求17所述的掩模版，其特征在于，所述锯齿状折线中每个齿的角度为0°-180°之间的任一角度值。

24.如权利要求22所述的掩模版，其特征在于，每个所述齿的角度为90°。