CN103376644B - 一种掩模图形修正方法 - Google Patents
一种掩模图形修正方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103376644B CN103376644B CN201210119058.9A CN201210119058A CN103376644B CN 103376644 B CN103376644 B CN 103376644B CN 201210119058 A CN201210119058 A CN 201210119058A CN 103376644 B CN103376644 B CN 103376644B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mask
- light intensity
- standard unit
- unit pattern
- initial mask
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Abstract
一种掩模图形修正方法，包括将期望得到的曝光图形定义为初始掩模图形M（）,定义标准单元图形的标准单元图形T（），将所述初始掩模图形转换为以所述标准单元图形表达的掩模图形信息,其中为二维坐标系中的坐标；标定所述标准单元图形通过光学成像系统的成像效果，建立光强映射表；根据所述掩模图形信息和所述光强映射表，计算获得成像方光强考察点的实际光强；根据所述实际光强与所述期望得到的曝光图形的期望光强的差值，计算获得掩模图形修正量，用于修正初始掩模图形。本发明在保证运算精度的同时，大幅提高运算速度。
Description
技术领域
本发明涉及光刻掩模修正领域，尤其是掩模图形修正方法。
背景技术
半导体芯片的设计、制造过程可以分为芯片的系统设计、版图设计、掩模设计、光刻、封装测试等一系列流程，其中光刻环节是将掩模上的图形准确的曝光到硅片上，硅片上的曝光图形要求与版图的设计图形一致。
由于光刻环节所采用的关键设备——光刻机，采用光学成像的方法进行图形转印，而光学成像过程本身存在系统性的高频图像信息串扰和丢失，同时，光刻设备也存在诸如像差、振动等影响因素，最终导致所成的图像和物方的掩模图形之间存在差异。如果按照目标图形直接设计掩模图形，则最终曝光得到的图形将和目标图形间存在失真，尤其是在较高分辨率的光刻制程中，这种失真将导致IC芯片的完全失效。
由于物理原理的限制，光刻设备本身无法进行进一步的优化。可行的做法是对掩模图形进行修正，使得掩模图形与最终的目标图形不一致，但最终的曝光结果与目标图形一致。这一过程就是OPC（OpticalProximityCorrection），即光学邻近效应校正，也可以称为光刻掩模修正技术。在半导体制造领域，由于掩模的数据量极大，这一掩模修正过程要求有极高的运算精度和速度。
当前主流的掩模修正方法可以分为两类：
第一种是：将掩模图形像素化表达，并根据掩模数据的采样格式（像素）计算整个光学系统的交叉传递函数。基于掩模数据和光学系统的交叉传递函数，计算像方的成像效果；计算成像结果与目标图形的差异，修正掩模，使得最终成像效果与目标图形一致。该方法存在两个问题：像素化表达的掩模数据量巨大，且无法使用常规的掩模制造工具制作；该格式的交叉传递函数采用物理参数构建，计算速度缓慢，并且无法在实际光刻设备中进行标定，计算误差较大。因此，该方法只能用于科学研究领域的极小尺度半导体器件的研发，无法用于大尺度的IC芯片制造。
第二种是：将掩模图形的GDSII文件转化为多边形格式表达掩模图形，与光学系统的点扩展函数（PSF）进行卷积计算像方成像效果；修正掩模边界，以图形边界的重合度评判掩模修正的效果。目前主流的光刻掩模修正软件供应商均是采用此方法进行工程实施，但软件内部的算法各有差异，其效果也不尽相同，运算速度、精度都有一定差异。
由于实际光刻掩模版的图形信息量巨大，而半导体芯片的流片过程又对时间进度要求极其严格。不论采用何种掩模修正方式，其运算速度始终是生产过程的瓶颈。
发明内容
本发明要解决的技术问题是掩模图形巨大的信息量导致运算量巨大对光刻产率的制约。
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种掩模图形修正方法，包括以下步骤：
将期望得到的曝光图形定义为初始掩模图形M（）,定义标准单元图形T（），将所述初始掩模图形转换为以所述标准单元图形表达的掩模图形信息,其中为二维坐标系中的坐标；
标定所述标准单元图形通过光学成像系统的成像效果，建立光强映射表；
根据所述掩模图形信息和所述光强映射表，计算获得成像方光强考察点的实际光强；
根据所述实际光强与所述期望得到的曝光图形的期望光强的差值，计算获得掩模图形修正量，用于修正初始掩模图形。
优选的，在二维坐标系中，所述标准单元图形定义为透光区域数值为1，不透光区域数值为0，边界位置数值为0.5，其数学模型为。
优选的，将所述初始掩模图形转换为以所述标准单元图形表达的掩模图形信息，具体为对所述初始掩模图形的边缘进行分割，将所述初始掩模图形拆分成所述标准单元图形。
优选的，对所述初始掩模图形的边缘进行分割，具体为依次对初始掩模图形的各个顶点，按照加减交替的方式叠加所述标准单元图形。
优选的，所述初始掩模图形为，i为所述初始掩模图形顶点的编号，x i 、y i 为所述顶点的坐标。
优选的，标定所述标准单元图形通过光学成像系统的成像效果，建立光强映射表具体包括：
根据所述标准单元图形制作标定掩模；
对所述标定掩模用不同的曝光剂量进行曝光，形成曝光图像；
测量像方曝光图形的边界为之，拟合形成高强等高线图；
利用插值方法得到所述光强映射表。
优选的，所述初始掩模图形为多边形。
优选的，还包括将所述掩模图形修正量多次迭代后，直至所述实际光强与所述期望光强的差值小于光强阈值，将此时的掩模图形修正量用于修正初始掩模图形，获得修正掩模图形。
优选的，光学成像过程表达为所述初始掩模图形与所述光学成像系统点扩展函数的卷积：
优选的，所述光强映射表为所述标准单元图形与所述点扩展函数的卷积。
本发明掩模图形修正方法的优点在于在保证运算精度的同时，大幅提高运算速度。
附图说明
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
图1为典型掩模图形的示意图；
图2为掩模图形中标准单元图形的示意图；
图3为用标准单元图形构成掩模图形的过程示意图；
图4为光学成像系统点扩展函数示意图；
图5为标准单元图形成像效果示意图；
图6为本发明掩模图形成像效果计算过程示意图；
图7为期望掩模图形的一种实施例；
图8为图7中的期望掩模图形不加掩模修正得到的电路图形曝光效果示意图；
图9为图7中的期望掩模图形边缘拆分后的图形示意图；
图10为图7中的期望掩模图形经本发明修正后的示意图；
图11为使用图10中的修正掩模图形曝光得到的电路图形示意图；
图12为本发明掩模修正方法流程图；
图13为标准单元图形成像效果标定等高线图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
首先，将期望得到的曝光图形定义为初始掩模图形。然后根据掩模需要或者能够修正的精度，将初始掩模图形的边缘进行分割，即将掩模上电路的多边形图形转化为一个或有限几个标准单元图形线性叠加的方式进行描述。
如图1所示，典型的掩模图形可以用多边形表示，按次序定义出每个图形区域各顶点的坐标即可，通常掩模图形的边缘均为0度或90度方向。
如图2所示，标准单元图形可以按以下方式定义：
定义一个二维坐标系，在该坐标系下，透光区域数值为1，不透光区域为0，边界位置为0.5；
则标准单元图形的函数表达式为：
该掩模建模定义方式可以涵盖当前IC制造所有可能的掩模图形设计、布局以及掩模图形修正后的结果。由于标准单元图形是固定的，整张掩模的图形信息最终转化为一个2×n的矩阵，其中n为掩模图形中，所有多边形顶点的个数。
如图3所示，掩模图形可以按以下方式定义：选取图形中任意一个封闭区域，以该区域的一个顶点为起点（该顶点附近透过率分布的形态与标准单元图形一致），按照加-减-加-减…的方式，即加减循环交替的方式，按顺序依次在图形各顶点叠加标准单元图形，对于多个封闭区域的掩模图形，同样用该方法生成；
掩模图形的数学表达为：
，
其中，i为图形多边形顶点的编号，x i 、y i 为该顶点在掩模图形中的坐标。
根据实验曝光结果，标定标准单元图形在光刻机中的成像效果，建立光强映射表。具体过程为：
光学成像过程可以表达为图1中掩模图形与图3所示光学成像系统点扩展函数的卷积：
构建光强映射表，将标准单元图形与光学成像系统的点扩展函数进行卷积，得到的结果整理成表1的形式，该光强映射表表征标准单元图形的成像效果。表1仅是光强映射表的一种示例。
表1
| X | Y | I |
| -385 | -395 | 4.48E-06 |
| -385 | -390 | 4.97E-06 |
| -385 | -385 | 5.43E-06 |
| -385 | -380 | 5.82E-06 |
| -385 | -375 | 6.14E-06 |
| -385 | -370 | 6.37E-06 |
| -385 | -365 | 6.52E-06 |
| -385 | -360 | 6.56E-06 |
| -385 | -355 | 6.51E-06 |
| -385 | -350 | 6.35E-06 |
| -385 | -345 | 6.11E-06 |
| -385 | -340 | 5.77E-06 |
| -385 | -335 | 5.36E-06 |
| -385 | -330 | 4.88E-06 |
| -385 | -325 | 4.35E-06 |
| -385 | -320 | 3.78E-06 |
| -385 | -315 | 3.20E-06 |
| -385 | -310 | 2.62E-06 |
| -385 | -305 | 2.06E-06 |
| -385 | -300 | 1.53E-06 |
| -385 | -295 | 1.06E-06 |
| -385 | -290 | 6.64E-07 |
| -385 | -285 | 3.48E-07 |
| -385 | -280 | 1.28E-07 |
| -385 | -275 | 1.47E-08 |
| -385 | -270 | 1.42E-08 |
| -385 | -265 | 1.31E-07 |
| -385 | -260 | 3.67E-07 |
通过查表法可以计算任意图形在硅片端任意位置的成像光强。计算公式为：
其中，x、y表示像方硅片端需要计算光强的位置坐标，x i 、y i 表示像方硅片端在目标点附近所有掩模图形多边形的顶点。
图5为标准单元图形成像效果示意图；图6图示了整个掩模图形区域内光强分布的计算过程。
根据图9所示掩模图形边缘拆分后，像方区域的采样位置定义，计算该点的光强及图形边界的实际成像位置。
为了准确计算系统的成像效果，在OPC实施过程中，需要对系统的成像特性进行精确的标定，得到准确的系统点扩展函数表达。由于本发明是基于标准单元图形生成光强映射表，并基于光强映射表直接计算成像效果，因此，直接标定该光强映射表即可，该光强映射表包含了系统本身的点扩展函数。步骤如下：
（1）按照掩模核的格式制作掩模；
（2）将掩模置于实际的光刻机上，用不同的曝光剂量进行曝光；
（3）利用CD-SEM测量硅片上曝光图形边界位置，合成如图13所示的光强等高线图；
（4）利用插值方法得到系统的光强映射表。
参见图12所示，整个掩模修正过程包括以下步骤：
设定期望掩模图形，以多边形格式定义期望掩模图形，本实施例中使用如图7所示的掩模图形，该掩模图形如果不经修正，由于光学成像系统的物理特性和系统误差，其实际成像效果示意图如图8所示，与期望掩模图形存在巨大差异；
分割期望掩模图形的多边形边缘，得到边缘拆分后的掩模图形，如图9所示；
修正掩模分割后边缘的位置，并计算修正后的成像效果及图形成像的边界，并与边界的目标位置进行比较，多次迭代后，得到图10所示目标掩模，其成像效果如图11所示，与期望掩模图形一致；
成像函数标定过程参见前述光强映射表标定过程。
本发明基于上述掩模建模方式，将光刻掩模在光刻机中的成像过程拆分成单元空间像线性叠加的方式，并进而将复杂的成像计算过程转化为查表与简单加减运算的过程，大幅提高运算速度；基于上述空间像的计算结果，与目标结果进行比对，并根据差异修正掩模局部图形，通过多次迭代，得到最终的掩模修正结果及期望的空间成像效果。
相对于原有技术及方法，本发明所述技术及方法有如下主要优点：
1、具有极其快速的空间成像光强计算速度；
2、用实验曝光结果标定成像过程，保证成像光强运算结果的准确性；
3、将成像计算过程线性化，算法稳定可靠。
本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。
Claims (8)
1.一种掩模图形修正方法，其特征在于，包括以下步骤：
将期望得到的曝光图形定义为初始掩模图形M（），定义标准单元图形T（），将所述初始掩模图形转换为以所述标准单元图形表达的掩模图形信息，具体为对所述初始掩模图形的边缘进行分割，将所述初始掩模图形拆分成所述标准单元图形，其中为二维坐标系中的坐标；
标定所述标准单元图形通过光学成像系统的成像效果，建立光强映射表；具体为，
根据所述标准单元图形制作标定掩模，
对所述标定掩模用不同的曝光剂量进行曝光，形成曝光图像，
测量像方曝光图形的边界位置，拟合形成高强等高线图，
利用插值方法得到所述光强映射表；
根据所述掩模图形信息和所述光强映射表，计算获得成像方光强考察点的实际光强；
根据所述实际光强与所述期望得到的曝光图形的期望光强的差值，计算获得掩模图形修正量，用于修正初始掩模图形。
2.根据权利要求1所述的修正方法，其特征在于，在二维坐标系中，所述标准单元图形定义为透光区域数值为1，不透光区域数值为0，边界位置数值为0.5，其数学模型为。
3.根据权利要求1所述的修正方法，其特征在于，对所述初始掩模图形的边缘进行分割，具体为依次对初始掩模图形的各个顶点，按照加减交替的方式叠加所述标准单元图形。
4.根据权利要求3所述的修正方法，其特征在于，所述初始掩模图形为，i为所述初始掩模图形顶点的编号，x i 、y i 为所述顶点的坐标。
5.根据权利要求1所述的修正方法，其特征在于，所述初始掩模图形为多边形。
6.根据权利要求1所述的修正方法，其特征在于，还包括将所述掩模图形修正量多次迭代后，直至所述实际光强与所述期望光强的差值小于光强阈值，将此时的掩模图形修正量用于修正初始掩模图形，获得修正掩模图形。
7.根据权利要求1所述的修正方法，其特征在于，光学成像过程表达为所述初始掩模图形与所述光学成像系统点扩展函数的卷积：
。
8.根据权利要求7所述的修正方法，其特征在于，所述光强映射表为所述标准单元图形与所述点扩展函数的卷积。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210119058.9A CN103376644B (zh) | 2012-04-23 | 2012-04-23 | 一种掩模图形修正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210119058.9A CN103376644B (zh) | 2012-04-23 | 2012-04-23 | 一种掩模图形修正方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103376644A CN103376644A (zh) | 2013-10-30 |
| CN103376644B true CN103376644B (zh) | 2015-11-18 |
Family
ID=49461973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210119058.9A Active CN103376644B (zh) | 2012-04-23 | 2012-04-23 | 一种掩模图形修正方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103376644B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105573047B (zh) * | 2014-10-10 | 2019-11-05 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种侦测掩膜图形保真度的系统及方法 |
| CN104865788B (zh) * | 2015-06-07 | 2019-05-31 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 一种光刻版图opc方法 |
| CN105068374B (zh) * | 2015-08-11 | 2019-07-23 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 光学临近修正中的二维图形快速识别方法 |
| CN105204297B (zh) * | 2015-09-30 | 2017-10-10 | 合肥芯碁微电子装备有限公司 | 倾斜扫描式光刻机在步进式曝光时的二维拼接处理方法 |
| CN107290935B (zh) * | 2016-03-31 | 2019-01-29 | 上海微电子装备（集团）股份有限公司 | 一种光强调制方法 |
| KR102535826B1 (ko) * | 2017-11-28 | 2023-05-23 | 삼성전자주식회사 | 모니터링 매크로 제공 방법, OPC(Optical Proximity Correction) 방법 및 EUV(Extreme ultraviolet radiation) 마스크 제조 방법 |
| CN110456609B (zh) * | 2019-08-09 | 2021-04-09 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种适用于无掩模数字光刻的邻近效应校正方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101526735A (zh) * | 2008-03-03 | 2009-09-09 | 恩益禧电子股份有限公司 | 光掩模设计方法以及使用光掩模制造半导体器件的方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005215587A (ja) * | 2004-02-02 | 2005-08-11 | Sony Corp | 位相シフトマスクの製造方法 |
| US7831954B2 (en) * | 2007-09-25 | 2010-11-09 | Synopsys, Inc. | Flash-based updating techniques for high-accuracy high efficiency mask synthesis |
| KR20090099404A (ko) * | 2008-03-17 | 2009-09-22 | 주식회사 하이닉스반도체 | 광 근접 효과 보상 방법 |
-
2012
- 2012-04-23 CN CN201210119058.9A patent/CN103376644B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101526735A (zh) * | 2008-03-03 | 2009-09-09 | 恩益禧电子股份有限公司 | 光掩模设计方法以及使用光掩模制造半导体器件的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103376644A (zh) | 2013-10-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103376644B (zh) | 一种掩模图形修正方法 | |
| US10684544B2 (en) | Optical proximity correction (OPC) method and method of manufacturing mask by using the OPC method | |
| US20140007023A1 (en) | Method for proximity correction | |
| US9311443B2 (en) | Correcting for stress induced pattern shifts in semiconductor manufacturing | |
| US20160162623A1 (en) | Method, computer readable storage medium and computer system for creating a layout of a photomask | |
| JP6497494B1 (ja) | 図形パターンの形状補正装置および形状補正方法 | |
| CN106950795A (zh) | 辅助图形的形成方法 | |
| CN103246153A (zh) | 半导体芯片的版图图层设计方法及其掩膜板 | |
| US7844939B2 (en) | Mask pattern correction program and system | |
| US7571418B2 (en) | Simulation site placement for lithographic process models | |
| CN103311103B (zh) | 半导体芯片的版图图层设计方法及其掩膜板 | |
| CN107490931A (zh) | 掩膜版图形的修正方法 | |
| WO2018230476A1 (ja) | 図形パターンの形状推定装置 | |
| CN108475026A (zh) | 热点及工艺窗监测 | |
| TW202022485A (zh) | 對微影最佳化之黑塞矩陣及向量之乘積的黑塞自由運算 | |
| JP2016021008A (ja) | マルチパターニング用マスクのパターン評価方法およびパターン評価装置 | |
| TW201413486A (zh) | 遮罩資料產生方法及執行此方法的程式與資訊處理設備 | |
| JP2019114295A (ja) | 図形パターンの形状推定装置 | |
| US8972229B2 (en) | Fast 3D mask model based on implicit countors | |
| CN117172185A (zh) | 一种用于多光束光罩编写器的高保真度版图光栅化方法 | |
| US8291353B2 (en) | Non-linear rasterized contour filters | |
| JP2022523747A (ja) | 図形画像結合最適化のフォトエッチングマスクの最適化方法、装置および電子装置 | |
| JP6508504B1 (ja) | 図形パターンの形状補正装置および形状補正方法 | |
| US20240013033A1 (en) | Large scale mask optimization with convolutional fourier neural operator and litho-guided self learning | |
| CN114004188A (zh) | 晶片灵敏度确定和通信 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 201203 Shanghai Zhangjiang High Tech Park of Pudong New Area Zhang Road No. 1525 Patentee after: Shanghai microelectronics equipment (Group) Limited by Share Ltd Address before: 201203 Shanghai Zhangjiang High Tech Park of Pudong New Area Zhang Road No. 1525 Patentee before: Shanghai Micro Electronics Equipment Co., Ltd. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |