CN102193305A - 一种增强高meef图形的opc精度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增强高MEEF图形OPC精度的方法，该方法通过采取与MEEF相关的中间栅格作为OPC的移动步长以增加OPC修正精度，再将中间栅格转换成满足掩膜版制造精度的输出栅格，并以输出栅格为移动步长输出最终OPC修正完的图形，以使得高MEEF图形在显影后测量(After DevelopmentInspection：ADI)的尺寸离目标尺寸的误差小于OPC边缘定位误差(EdgePlacement Error：EPE)可接受的容忍度，从而使高MEEF图形的OPC精度得到提高。

Description

一种增强高MEEF图形的OPC精度的方法
技术领域
本发明涉及光学邻近效应修正(OPC)领域，尤其涉及一种增强高掩膜版误差增强因子(Mask Error Enhancement Factor：MEEF)的图形的OPC精度的方法。
背景技术
集成电路制造技术是一个复杂的工艺，每隔18到24个月就会更新换代。表征集成电路制造技术的一个关键参数为最小特征尺寸，即关键尺寸(CriticalDimension：CD)，该关键尺寸从最初的125微米(10-6米)发展到现在的0.13微米甚至更小。这就使得每个芯片上有几百万个元器件成为可能。
光刻技术是集成电路制造工艺发展的驱动力，也是其中最复杂的技术之一。相对于其它的单个制造技术来说，光刻对芯片性能的提高有着革命性的贡献。在光刻工艺开始之前，集成电路的结构会先通过特定的设备复制到掩膜版上，然后通过光刻设备产生特定波长的光(如波长为248微米的紫外线)将掩膜版上集成电路的结构复制到生产芯片所用的硅片上。电路结构在从掩膜版复制到硅片的过程中，会产生失真。尤其是到了0.18微米及0.18微米以下制造工艺阶段，如果不去改正这种失真的话会造成整个制造技术的失败。所述失真的主要原因是光学邻近效应(Optical Proximity Effect：OPE)，即由于投影曝光系统是一个部分相干光成像系统，理想像的强度频谱幅值沿各向有不同的分布，但由于衍射受限及成像系统的非线性滤波造成的严重能量损失，导致空间像发生圆化和收缩的效应。
要改正这种失真，半导体业界的普遍做法是利用预先在掩膜版上进行结构补偿的方法，这种方法叫做光学邻近修正(Optical Proximity Correction：OPC)。OPC的基本思想是：对集成电路设计的掩膜版图案进行预先的修改，使得修改补偿的量正好能够补偿曝光系统造成的OPE效应。因此，使用经过OPC的图案做成的掩膜版，通过光刻以后，在晶片上就能得到最初想要的电路结构。请参考图1，图1为传统的OPC流程示意图，如图1所示，目前的OPC流程如下：(1)以原始栅格Gin为移动步长输入原始数据版图；(2)将移动步长由原始栅格Gin转换成满足掩膜版制造精度的输出栅格Gout；(3)光学邻近修正(OPC)；(4)以满足掩膜版制造精度的输出栅格Gout为移动步长输出最终OPC后的数据版图。
然而随着集成电路的CD及pitch(pitch为CD与两个栅之间的距离space之和)的不断缩小，必须提高光刻分辨率R才能满足工艺要求，由瑞利定律：R＝k1λ/NA和DOF＝k2λ/(NA)2(式中λ是波长，NA是成像系统的数值孔径，k1和k2为常数，其值取决于照明系统的结构和光刻胶的光学响应)可知，提高光刻分辨率的途径为：减小波长λ，增加数值孔径NA，减小k1。由于DOF＝k2λ/(NA)2，因此若通过减小波长λ以及增加数值孔径NA的途径来提高光刻分辨率，则会导致景深(Depth of Focus：DOF)缩小。而随着k1的减小，掩膜版误差增强因子(Mask Error Enhancement Factor：MEEF)会升高，请参考图2，图2为各种不同情况下MEEF的值随K1值的变化曲线，其中曲线1为互连孔洞(Contact/Hole)的MEEF的值随K1值的变化曲线，曲线2为密集环境下的线/沟壑(Dense Line/Space)的MEEF的值随K1值的变化曲线，曲线3为稀疏环境下的沟壑(Iso-Space)的MEEF的值随K1值的变化曲线，曲线4为稀疏环境下的线条(Iso-Line)的MEEF的值随K1值的变化曲线。由图2可知，随着K1值的减小，MEEF的值是增大的，而MEEF值越大，OPC精准度越难控制。
为了解决光刻分辨率提高时引起DOF缩小和MEEF提高的问题，目前的解决办法是：在设置光刻工艺的时候折衷考虑DOF和MEEF以及在设计的时候避免高MEEF的图形。然而这两种方法都不能从根本上解决这一问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增强高MEEF图形的OPC精度的方法，以解决高MEEF图形的OPC失真严重的问题。
为解决上述问题，本发明提出一种增强高MEEF图形的OPC精度的方法，所述方法包括如下步骤：
以原始栅格为移动步长输入原始数据版图；
根据最大MEEF值将移动步长由原始栅格转换成中间栅格；
以中间栅格作为移动步长进行光学邻近修正(OPC)；
以中间栅格为移动步长输出过渡的OPC数据版图；
将中间栅格转换为满足掩膜版制造精度的输出栅格；
以输出栅格为移动步长输出最终的OPC后的数据版图。
可选的，所述MEEF＝ΔS1/ΔS2，其中ΔS1为ADI CD的变化量，即显影后在晶片上测量(After Development Inspection：ADI)的尺寸的变化量，ΛS2为Mask CD的变化量，即掩膜版的尺寸变化量。
可选的，所述Gmid＝EPEmax/MEEF，其中EPEmax为OPC边缘定位误差(EdgePlacement Error：EPE)的容忍度。
本发明所提供的增强高MEEF图形的OPC精度的方法通过采取与MEEF相关的中间栅格作为OPC的移动步长以增加OPC修正精度，再将中间栅格转换成满足掩膜版制造精度的输出栅格，并以输出栅格为移动步长输出最终OPC修正完的图形，以使得高MEEF图形的ADI尺寸离目标尺寸的误差小于OPC边缘定位误差(Edge Placement Error：EPE)可接受的容忍度，从而使高MEEF图形的OPC精度得到提高。
附图说明
图1为传统的OPC流程示意图；
图2为各种不同情况下MEEF的值随K1值的变化曲线；
图3为本发明实施例提供的图形尺寸情况；
图4为高MEEF图形使用传统的OPC流程制造的掩膜版的ADI尺寸与目标尺寸的偏离情况；
图5为本发明提供的增强高MEEF图形的OPC精度的方法流程示意图；
图6为高MEEF图形使用本发明实施例提供的增强高MEEF图形的OPC精度的方法制造的掩膜版的ADI尺寸与目标尺寸的偏离情况。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的增强高MEEF图形的OPC精度的方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于，提供一种增强高MEEF图形的OPC精度的方法，该方法通过采取与MEEF相关的中间栅格作为OPC的移动步长，再将中间栅格转换成满足掩膜版制造精度的输出栅格，并以输出栅格为移动步长输出最终OPC修正完的图形，以使得高MEEF图形的ADI尺寸离目标尺寸的误差小于OPC边缘定位误差EPE可接受的容忍度，从而使高MEEF图形的OPC精度得到提高。
下面将详细介绍采用本发明提供的方法增强高MEEF图形的OPC精度的过程。
请参考图3，图3为本发明实施例提供的图形尺寸情况，由该图可知MEEF＝ΔS1/ΔS2＝ΔADI CD/ΔMask CD≈8，该MEEF值对于半导体工艺来说是非常高的。
对于MEEF值接近8的图形来说，若采用传统的OPC流程，即如图1所示的OPC流程，将造成OPC的准确性很低，EPE值很大，请参考图4，图4为高MEEF图形使用传统的OPC流程制造的掩膜版经OPC模型仿真得到的ADI尺寸与目标值之间的差值情况，其中图形101为目标版图，图形102为模拟晶片图形，图形103为终端OPC版图，由图4可知，EPE值为-3.5～-5.0nm，该EPE值太大。所谓EPE值是指OPC边缘定位误差，即模拟晶片图形102与目标版图101之间的边缘误差，所述EPE值反映了OPC的准确度，即EPE的绝对值越大，OPC的准确度越低。这是由于传统的OPC流程中，OPC的移动步长等于Gout的值，取Gout的值为0.5nm，EPEmax的值为1.5nm，由于ADI CD的变化步长为Gout与MEEF之积，即4nm，超出了EPEmax的值1.5nm，因此造成OPC的误差很大。
请继续参考图5，图5为本发明提供的增强高MEEF图形的OPC精度的方法流程示意图，如图5所示，增强高MEEF图形的OPC精度的方法包括以下步骤：
以原始栅格Gin为移动步长输入原始数据版图，所述原始栅格表征原始数据版图的精度；
根据最大MEEF值将移动步长由原始栅格Gin转换成中间栅格Gmid，所述将移动步长由原始栅格Gin转换成中间栅格Gmid的方法为：通过设置OPC程序代码中的精度(precision)变量以及放大率(magnification)变量来实现，由于中间栅格Gmid＝EPEmax/MEEF，因此只需设置precision＝1/Gmid＝MEEF/EPEmax以及magnification＝Gin/Gmid，就完成了数据版图精度的转换；将原始栅格转换成中间栅格好处在于可以提高OPC修正的精度，但缺点在于不能直接用来制作掩膜版，因为制作掩膜版的工艺还不能到达此精度要求；
以中间栅格Gmid作为移动步长进行光学邻近修正(OPC)，所述OPC方法即为对所述原始数据版图进行预先的修改，使得修改补偿的量正好能够补偿曝光系统造成的OPE效应；
以中间栅格Gmid为移动步长输出OPC过渡数据版图；
将OPC过渡数据版图的移动步长由中间栅格Gmid转换为输出栅格Gout；
以输出栅格Gout为移动步长输出最终的OPC数据版图；
在本发明的实施例中，所述EPEmax的值为1.5nm，所述Gout的值为0.5nm。请参考图6，图6为高MEEF图形使用本发明实施例提供的增强高MEEF图形的OPC精度的方法制造的掩膜版经OPC模型仿真得到的ADI尺寸与目标值之间的差值情况，其中图(A)为采用中间栅格Gmid为移动步长进行OPC校正之后的掩膜版的尺寸情况，图(B)为采用输出栅格Gout为移动步长输出最终的OPC校正之后的掩膜版的尺寸情况，图形201为目标版图，图形202为模拟晶片图形，图形203为采用中间栅格Gmid为移动步长进行OPC校正之后的图形，图形204为终端OPC版图。由于Gmid＝EPEmax/MEEF＝1.5/8＝0.1875，则ADI CD的变化步长为中间栅格Gmid与MEEF之积，为1.5nm，将不会超过EPEmax，因此能提高OPC的精度，然而由于中间栅格Gmid值太小，精度太高，掩膜版的制造达不到该精度，因此以中间栅格Gmid为移动步长进行OPC之后，再将中间栅格Gmid转换为掩膜版制造精度能达到的输出栅格Gout。由图6(B)可知，采用本发明提供的增强高MEEF图形的OPC精度的方法制造的掩膜版的尺寸偏移EPE值为-1.5nm，在允许范围内。
在本发明的一个具体实施例中，所述EPEmax的值为1.5nm，然而应该认识到，所述EPEmax的值还可以设置为其它值，视不同的器件要求和设计规则而定。
在本发明的一个具体实施例中，所述Gout的值为0.5nm，然而应该认识到，所述Gout的值还可以设置为其它值，视掩膜版规格等级和制造工艺而定。
综上所述，本发明提供了一种增强高MEEF图形的OPC精度的方法，该方法通过采取与MEEF相关的中间栅格作为OPC的移动步长以增加OPC修正精度，再将中间栅格转换成满足掩膜版制造精度的输出栅格，并以输出栅格为移动步长输出最终OPC修正完的图形，以使得高MEEF图形的ADI尺寸离目标尺寸的误差小于OPC边缘定位误差EPE可接受的容忍度，从而使高MEEF图形的OPC精度得到提高。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种增强高MEEF图形的OPC精度的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
以原始栅格为移动步长输入原始数据版图；
根据最大MEEF值将移动步长由原始栅格转换成中间栅格；
以中间栅格作为移动步长进行光学邻近修正(OPC)；
以中间栅格为移动步长输出过渡的OPC数据版图；
将中间栅格转换为满足掩膜版制造精度的输出栅格；
以输出栅格为移动步长输出最终的OPC后的数据版图。
2.如权利要求1所述的一种增强高MEEF图形的OPC精度的方法，其特征在于，所述MEEF＝ΔS1/ΔS2，其中ΔS1为显影后在晶片上测量的尺寸变化量，ΔS2为掩膜版的尺寸变化量。
3.如权利要求1所述的一种增强高MEEF图形的OPC精度的方法，其特征在于，所述中间栅格＝EPEmax/MEEF，其中EPEmax为OPC边缘定位误差的容忍度。
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