CN102096309B - 光学邻近校正方法 - Google Patents

Abstract

一种光学邻近校正方法，包括：根据测试掩模版中的至少两个图案密度，分别通过光学邻近校正模型，计算对应的第一边缘位置误差和第二边缘位置误差；根据边缘位置误差和图案密度之间的线性关系，计算与所述实际掩模版图案密度相对应的实际边缘位置误差；判断所述实际边缘位置误差是否超出标准范围，并对所述实际边缘误差超出标准范围的图案进行调整，直至其对应的实际边缘位置误差在标准范围内。本发明将掩模版图案密度、边缘位置误差以及光学邻近校正模型有机地结合起来，避免了由于掩模版图案密度所带来的误差，提高了产品良率。

Description

光学邻近校正方法

技术领域

本发明涉及光刻技术，尤其是光学邻近校正方法。

背景技术

光刻技术是半导体制作技术中至关重要的一项技术，其能够实现将图形从掩模版中转移到硅片表面，形成符合设计要求的半导体产品。在光刻工艺过程中，首先，通过曝光步骤，光线通过掩模版中透光的区域照射至涂覆了光刻胶的硅片上，并与光刻胶发生光化学反应；接着，通过显影步骤，利用感光和未感光的光刻胶对显影剂的溶解程度，形成光刻图案，实现掩模版图案的转移；然后，通过刻蚀步骤，基于光刻胶层所形成的图案对硅片进行刻蚀，将掩模版图案进一步转移至硅片上。

光刻工艺的工艺精确度直接影响到半导体产品的良率，而光刻工艺步骤中的误差主要包括曝光显影误差(ADI)以及刻蚀误差(AEI)。随着集成电路设计的高速发展，掩模版图的尺寸日益缩小，光学邻近效应越来越明显，即在曝光显影步骤中，光线穿过掩模版中的透光区域并在硅片表面的光刻胶上形成掩模版图案时，所形成的光刻图案相较于掩模版图会出现变形和偏差，也就是曝光显影误差。此外，根据光刻图案对硅片进行刻蚀的过程，可采用化学刻蚀，也可采用物理刻蚀，其中也存在着一定的误差。

为了保证产品尺寸的精确度，通常采用光学邻近校正(OPC)方法，对光刻过程中的误差进行修正。其中，在基于模型的光学邻近校正过程中，首先采用测试掩模版进行曝光，测量实际曝光所获得的曝光图形的尺寸，并获得测试数据；然后根据测试掩模版上的测试图形对光刻过程进行模拟，并测量模拟结果图形的尺寸，获得模拟数据；接着，通过对比所述测试数据和模拟数据，建立光学邻近校正模型。通过将该光学邻近校正模型应用于待光刻图案的尺寸数据，能够获得与实际光刻相同的结果，从而可对光刻过程以及光刻过程的误差进行模拟和监控。因此建立能够准确地符合实际曝光情况的光学邻近校正模型至关重要。

目前的光学邻近校正过程中，通常仅根据测试掩模版图案密度获得光学邻近校正模型，并且在应用过程中，通常将同一个光学邻近校正模型应用于具有不同图案密度的掩模版。然而，正如国际光学工程学会(SPIE，TheInternational Society For Optical Engineering)2007的第6153期刊物上，一篇名为“Global pattern density effects on low-K trench CDs for sub-65nm technologynodes”的文章所提及的，掩模版图案密度影响到光刻误差，尤其是影响到刻蚀误差。具体来说，掩模版图案密度是指掩模版中遮光区域所占比率，随着掩模版传输率的增加，刻蚀误差将逐渐增大，例如，对于图案密度为24.6％与图案密度为60％时的刻蚀误差之间的差异达到8.5nm。因此，仅根据固定的掩模版图案密度通过光学邻近校正模型计算光刻误差，将影响到光刻的精确度，并进一步降低产品良率。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种光学邻近校正方法，避免由于应用光学邻近校正模型时采用固定的图案密度，对光刻误差所带来的影响。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种光学邻近校正方法，包括：根据测试掩模版中的至少两个图案密度，分别通过光学邻近校正模型，计算对应的第一边缘位置误差和第二边缘位置误差；根据边缘位置误差和图案密度之间的线性关系，计算与所述实际掩模版图案密度相对应的实际边缘位置误差；判断所述实际边缘位置误差是否超出标准范围，并对所述实际边缘误差超出标准范围的图案进行调整，直至其对应的实际边缘位置误差在标准范围内。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：建立掩模版图案密度与边缘位置误差之间的线性关系，并根据实际掩模版图案密度计算与其对应的边缘位置误差，从而将掩模版图案密度、边缘位置误差以及光学邻近校正模型有机地结合起来，避免了由于掩模版图案密度所带来的误差，提高了产品良率。

附图说明

图1是本发明光学邻近校正方法一种实施方式的流程示意图；

图2是本发明光学邻近校正方法一种具体实施方式的流程示意图；

图3是图2所示步骤S100的一个具体实施例的流程示意图；

图4是测试掩模版图案一种实施方式的结构示意图；

图5是图2所示步骤S200的一个具体实施例的流程示意图；

图6是本发明光学邻近校正方法一个具体实施例的流程示意图。

具体实施方式

发明人在长期的生产实践中，总结出掩模版图案密度与边缘位置误差之间存在线性的关系，并且提出了本发明光刻方法，通过根据测试掩模版的掩模版图案密度以及对应的边缘位置误差获得所述线性关系，以及依据所述线性关系计算与实际掩模版图案密度对应的边缘位置误差，从而在应用光学邻近校正模型对边缘位置误差进行计算的过程中，将掩模版图案密度、边缘位置误差以及光学邻近校正模型有机地结合起来，提高了产品良率。

参考图1，本发明光学邻近校正方法的一种实施方式包括：

步骤S1，根据测试掩模版中的至少两个图案密度，分别通过光学邻近校正模型，计算对应的第一边缘位置误差和第二边缘位置误差；

步骤S2，根据边缘位置误差和图案密度之间的线性关系，以及计算与所述实际掩模版图案密度相对应的实际边缘位置误差；

步骤S3，判断所述实际边缘位置误差是否超出标准范围，并对所述实际边缘误差超出标准范围的图案进行调整，直至其对应的实际边缘位置误差在标准范围内。

下面结合附图和具体实施例，对本发明具体实施方式作进一步详细说明。

在一种实施方式中，参考图2，本发明光学邻近校正方法的一种具体实施方式可包括：

步骤S100，通过光学邻近校正模型，根据测试掩模版中的第一图案密度计算第一边缘位置误差，并根据测试掩模版中的第二图案密度计算第二边缘位置误差；

步骤S200，根据实际掩模版图案密度、所述第一边缘位置误差以及所述第二边缘位置误差，获得边缘位置误差和图案密度之间的线性关系，并计算与所述实际掩模版图案密度相对应的实际边缘位置误差；

步骤S300，判断所述实际边缘位置误差是否超出标准范围；当所述实际边缘误差超出标准范围时，进入步骤S400；当所述实际边缘位置误差未超过标准范围时，进入步骤S500；

步骤S400，调整该掩模版图案，并重复步骤S200至步骤S300；

步骤S500，该掩模版图案的校正完成，继续对该掩模版中另一个待校正图案执行步骤S200至步骤S300，直至掩模版中所有图案都完成校正。

具体来说，参考图3，步骤S100可包括：

步骤S11，根据测试掩模版图案，获得曝光图案尺寸；

步骤S12，分别根据测试掩模版中的第一图案密度和第二图案密度，通过光学邻近校正模型，计算对应的第一关键尺寸和第二关键尺寸；

步骤S13，根据所述第一关键尺寸和所述第二关键尺寸，计算第一边缘位置误差和第二边缘位置误差。

在步骤S11中，对测试掩模版进行曝光和显影的工艺步骤，获得与所述测试掩模版对应的曝光图案，并对所述曝光图案的尺寸进行测量。本领域技术人员应当知道，所采用的曝光和显影的工艺步骤可采用现有任一种曝光和显影的工艺方法，所述曝光和显影的方法不对本发明构思构成限制。

在步骤S12中，通过光学邻近校正模型和测试掩模版的图案密度，计算对应的关键尺寸，从物理意义上来说，对具有所述图案密度的测试掩模版图案进行曝光模拟，获得对应的仿真结果，包括获得对应的关键尺寸。

其中，通常，测试掩模版图案可采用具有不同密度的图案。在一种具体实施方式中，参考图4，所述测试掩模版图案可包括具有不同空间周期的条状图案，其中，所述空间周期是指每个条状图案的线宽以及该条状图案与相邻条状图案之间的间距之和。

在一种具体实施例中，光学邻近校正模型具体可包括多个高斯核函数，通过多个高斯核函数的卷积对各种曝光工艺参数的变化进行调整，从而模拟实际曝光过程，所述光学工艺参数具体可包括掩模版图案密度、光源波长、树脂孔径、相干系数和折射系数等。

当获得关键尺寸时，可通过步骤S13计算对应的边缘位置误差。具体来说，所述边缘位置误差可为所述掩模版中各个密度的图案所获得的曝光图案与仿真图案之间的最小距离。一般地，边缘位置误差可通过如下公式进行计算：边缘位置误差＝(设计尺寸-仿真尺寸)/2。其中，可根据掩模版中具有各个密度的图案，分别计算不同密度图案所对应的尺寸差，即对应的边缘位置误差。

参考图5，步骤S200可包括：

步骤S21，根据所述第一边缘位置误差以及所述第二边缘位置误差和对应的图案密度，获得边缘位置误差和图案密度之间线性的关系函数；

步骤S22，根据步骤S21所获得的线性关系函数以及实际掩模版图案密度，计算对应的实际边缘位置误差。

在一种具体实施方式中，所述第一边缘位置误差EPE_A对应于图案密度PD_A，所述第二边缘位置误差EPE_B对应于图案密度PD_B，通过步骤S21可获得边缘位置误差和图案密度之间线性的关系函数，例如，可通过式(1)予以表示：

$S\left(P\right)=\frac{\mathrm{EPE}\_B-\mathrm{EPE}\_A}{\mathrm{PD}\_B-\mathrm{PD}\_A}---\left(1\right)$

接着，对于具有实际图案密度的掩模版图案，可通过步骤S21所获得的边缘位置误差和图案密度之间线性的关系函数进行计算，以获得实际边缘位置误差。

具体地，由于边缘位置误差和图案密度之间存在线性的关系，因此，实际边缘位置误差和第二边缘位置误差或第一边缘位置误差差值，与实际掩模版图案密度和第二掩模版图案密度或第一掩模版图案密度差值的比值，等同于第二边缘位置误差和第一边缘位置误差差值与第二掩模版图案密度和第一掩模版图案密度差值的比值。例如实际掩模版图案密度为PD_P，可通过式(2)计算其所对应的边缘位置误差EPE_P：

$\mathrm{EPE}\_P=(\mathrm{PD}\_P-\mathrm{PD}\_A)*\frac{\mathrm{EPE}\_B-\mathrm{EPE}\_A}{\mathrm{PD}\_B-\mathrm{PD}\_A}+\mathrm{EPE}\_A---\left(2\right)$

此外，也可通过式(3)计算其所对应的边缘位置误差EPE_P：

$\mathrm{EPE}\_P=(\mathrm{PD}\_P-\mathrm{PD}\_B)*\frac{\mathrm{EPE}\_B-\mathrm{EPE}\_A}{\mathrm{PD}\_B-\mathrm{PD}\_A}+\mathrm{EPE}\_B---\left(3\right)$

接下来，执行步骤S300，对步骤S200所获得的实际边缘位置误差进行判断，当所述实际边缘位置误差处于可容忍误差范围内，即未超出标准范围，则执行步骤S500，对下一个具体图案进行校正。反之，当所述实际边缘位置误差超出可容忍误差范围内，即超出标准范围，则执行步骤S400。

参考图6，在本发明光学邻近校正方法一个具体实施例中，包括：

步骤S601，对测试掩模版进行曝光，并测量曝光图案，获得曝光图案尺寸。

步骤S602，根据测试掩模版最大图案密度P1和光学邻近校正模型，计算与所述最大图案密度对应的第一关键尺寸CD1；并根据测试掩模版最小图案密度P2和光学邻近校正模型，计算与所述最小图案密度对应的第二关键尺寸CD2。

步骤S603，根据步骤S601所获得的曝光图案尺寸与步骤S602所获得的关键尺寸，计算与所述图案密度对应的边缘位置误差。

具体来说，计算第一关键尺寸CD1与对应的曝光图案的尺寸的差值，获得与最大图案密度P1对应的边缘位置误差EPE1，类似地，计算第二关键尺寸CD2与对应的曝光图案的尺寸的差值，获得与最小图案密度P2对应的边缘位置误差EPE2。

步骤S604，根据实际掩模版的图案密度，计算其所对应的实际边缘位置误差。

具体来说，根据最大图案密度P1及对应的边缘位置误差EPE1和最小图案密度P2及对应的边缘位置误差EPE2，可获得与实际掩模版图案密度Px相对应的边缘位置误差EPEx，例如式(4)：

$\mathrm{EPEx}=(\mathrm{Px}-P2)*\frac{\mathrm{EPE}1-\mathrm{EPE}2}{P1-P2}+\mathrm{EPE}2---\left(4\right)$

步骤S605，比较步骤S604所获得的边缘位置误差EPEx与设定阈值Spec；当边缘位置误差EPEx小于设定阈值Spec时，该掩模版图案校正完成；当边缘位置误差EPEx大于设定阈值Spec时，执行步骤S606。

步骤S606，调整对应的掩模版图案，并对于调整后的掩模版图案，重新执行步骤S604和步骤S605。具体来说，调整对应的掩模版图案可包括移动该掩模版图案，调整其与相邻图案的间距等。

相对于现有技术采用固定的掩模版图案密度，本发明上述实施方法充分考虑了掩模版图案密度对边缘位置误差所带来的影响，通过计算掩模版图案密度与边缘位置误差之间的线性关系，并根据实际掩模版图案密度计算与其对应的边缘位置误差，从而将掩模版图案密度、边缘位置误差以及光学邻近校正模型有机地结合起来，简化了掩模版图案的校正，避免了由于掩模版图案密度所带来的误差，提高了产品良率。

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 (7)

1.一种光学邻近校正方法，包括：

根据测试掩模版中的至少两个图案密度，分别通过光学邻近校正模型，计算每个图案密度对应的边缘位置误差；

根据边缘位置误差和图案密度之间的线性关系，计算与实际掩模版图案密度相对应的实际边缘位置误差；

判断所述实际边缘位置误差是否超出标准范围，并对所述实际边缘位置误差超出标准范围的图案进行调整，直至其对应的实际边缘位置误差在标准范围内。

2.如权利要求1所述的光学邻近校正方法，其特征在于，根据测试掩模版中的两个图案密度，分别通过光学邻近校正模型，计算对应的第一边缘位置误差和第二边缘位置误差包括：

根据测试掩模版图案，获得曝光图案尺寸；

分别根据测试掩模版中的第一图案密度和第二图案密度，通过光学邻近校正模型，计算对应的第一关键尺寸和第二关键尺寸；

根据所述第一关键尺寸和所述第二关键尺寸，计算对应的第一边缘位置误差和第二边缘位置误差。

3.如权利要求2所述的光学邻近校正方法，其特征在于，所述第一图案密度和所述第二图案密度分别为最大密度和最小密度。

4.如权利要求2所述的光学邻近校正方法，其特征在于，所述根据边缘位置误差和图案密度之间的线性关系，计算与所述实际掩模版图案密度相对应的实际边缘位置误差，包括：

根据所述第一边缘位置误差以及所述第二边缘位置误差和对应的图案密度，获得边缘位置误差和图案密度之间线性的关系函数；

根据所述线性关系函数以及实际掩模版图案密度，计算对应的实际边缘位置误差。

5.如权利要求4所述的光学邻近校正方法，其特征在于，所述根据线性关系函数以及实际掩模版图案密度，计算对应的实际边缘位置误差，包括：

所述实际边缘位置误差和所述第二边缘位置误差或所述第一边缘位置误差差值，与所述实际掩模版图案密度和所述第二图案密度或所述第一图案密度差值的比值，等同于所述第二边缘位置误差和所述第一边缘位置误差差值与所述第二图案密度和所述第一图案密度差值的比值。

6.如权利要求1所述的光学邻近校正方法，其特征在于，当所述实际边缘位置误差超出标准范围时，调整对应的掩模版图案，并根据边缘位置误差和图案密度之间的线性关系，计算与调整后的掩模版图案相对应的实际边缘位置误差以及判断是否超出标准范围。

7.如权利要求6所述的光学邻近校正方法，其特征在于，所述调整对应的掩模版图案，包括：移动所述掩模版图案和/或调整所述掩模版图案与相邻图案之间的间距。

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