CN103576443A - 一种光学临近矫正方法 - Google Patents

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Abstract

一种光学临近矫正方法，该方法通过在光学临近矫正程序中，加入对因覆盖孔而引起的凸起的清理程序，在执行OPC处理程序之前，首先对目标图形进行该清理程序，修复所有由孔引起的凸起，进而避免OPC处理过程中因该些凸起产生的缺陷问题。由于本发明的清理程序全依赖图形软件执行，无需对现有的OPC设备进行硬件层面的调整，并且处理过程自动快速，几乎不对工艺的周期产生影响，在提高产品品质的同时，大大节省了成本。

Description

一种光学临近矫正方法
技术领域
本发明涉及半导体制造工业中的光刻制程，尤其涉及对制备掩膜过程中的光学临近矫正(Optical Proximity Correction,OPC)方法。
背景技术
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。相对于其他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一块较大（相对于生产用的硅片来说）名为掩膜的石英玻璃片上,然后通过光刻设备产生特定波长的光（如波长为248nm的紫外光）将掩膜上集成电路的结构复制到生产芯片所用的硅片上。电路结构在从掩膜复制到硅片过程中，会产生失真，尤其是到了0.18μm及以下制造工艺阶段，如果不去改正这种失真的话会造成整个制造技术的失败。所述失真的原因主要是光学临近效应(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，导致空间像发生园化和收缩的效应。
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上进行结构补偿的方法，这种方法叫做光学临近效应矫正（OPC）方法。OPC的基本思想是：对集成电路设计的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，通过光刻以后，在晶片上就能得到最初想要的电路结构。
通过计算集成电路生产中光刻工艺产生的一些数据来进行预先对掩膜上电路结构进行补偿，从而达到在硅片上形成的电路结构最小程度的失真，这提高了芯片生产过程中成品率，保证了集成电路的正常功能。
然而现有的OPC程序在对金属线层(An)做优化时，会遇到如下的问题：在半导体器件结构中，金属线层往往被分成互相平行的多个层面，相邻两个金属线层之间夹设了一层介质层，有时金属线层和金属线层之间需要电接触，此时会在中间介质层上开设几个孔，并在孔里填充导电材料形成导电插塞(Plug)，以此形成导电通道。通常在做器件设计时，需要通过上层金属层将有孔的地方覆盖。请参见图1A和1B，在金属线层上分布了多条金属连线10，多个孔11中设有导电插塞，用以将该层金属层同下层的金属层（图中未示出）连接。在有孔11的地方，需要利用金属线10进行覆盖。然而这种覆盖受尺寸偏差以及对位精度的影响，会使得孔11的边缘超出金属线10的范围，此时金属线10为了全覆盖该孔11，会在相接边缘形成凸起12。以0.153μm的工艺为例，比如孔11的尺寸为0.196μm×0.196μm，则该凸起12的尺寸大约在0.001μm ×0.196μm至0.005μm×0.196μm之间。对于这样的凸起12，OPC程序在对该处的金属连线图形进行优化时，会形成一个缩陷，以补偿光学临近效应带来的变形。该缩陷会导致实际生产出来的金属线产生缺陷，如图2所示，在上述例举的实例中，该缺陷13的最宽处可达0.008μm，对于线路的性能产生了严重的影响。
目前OPC程序中没有针对该问题的修正方案，需要依赖人员手动检测，即耗时又容易漏掉，造成产品的品质问题。因此有必要对现有的OPC处理方法进行优化，以解决金属线层中的缺陷问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种光学临近矫正方法，该矫正方法能够避免由于覆盖孔产生的凸起而引起的光学矫正缺陷。使经过光学临近矫正处理之后的金属线具有完整的直线轮廓，从而提高产品的品质。
根据本发明的目的提出的一种光学临近矫正方法，包括步骤：
根据工艺规格确定光刻工艺参数；
根据所述光刻工艺参数确定光学临近矫正模型，建立光学临近矫正的运算程序；
清理孔与金属层叠加后形成的凸起，生产OPC待处理文件；
对所述OPC待处理文件运行所述光学临近矫正的运算程序，得到该待处理文件的修正图形；
以所述修正图形为掩膜图形，进行掩膜板制造。
优选的，所述光刻工艺参数包括曝光光路的光学参数、光刻胶材料的材料参数以及刻蚀工艺的化学参数。
优选的，所述清理孔与金属层叠加后形成的凸起包括步骤：
记录每个孔的位置，并生成一个孔分布坐标参数；
将金属线层图形和有孔的介质层图形进行叠加；
在叠加之后的图形上，依据各个孔位置坐标，找到有孔处的金属线，并依据孔在纵坐标上的长度尺寸，检测对应该长度范围内金属线边缘处，是否存在凸起；
对凸起的横坐标或纵坐标进行测量，得出凸起的尺寸；
根据测量得到的尺寸，利用图形处理软件执行一凸起的清理程序。
优选的，所述凸起的尺寸在0.001μm×0.196μm至0.005μm×0.196μm之间。
优选的，所述图形处理软件为photoshop软件或AutoCAD软件。
上述方案中，通过在光学临近矫正程序中，加入对因覆盖孔而引起的凸起的清理程序，在执行OPC处理程序之前，首先对目标图形进行该清理程序，修复所有由孔引起的凸起，进而避免OPC处理过程中因该些凸起产生的缺陷问题。由于本发明的清理程序全依赖图形软件执行，无需对现有的OPC设备进行硬件层面的调整，并且处理过程自动快速，几乎不对工艺的周期产生影响，在提高产品品质的同时，大大节省了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1A是金属线层和孔的结构示意图。
图1B是图1A中圈线部位的放大示意图。
图2是经过现有的OPC处理得到的金属线的缺陷示意图。
图3是本发明的光学临近矫正方法的流程示意图。
具体实施方式
正如背景技术中所说，由于在An(金属连线层次)中，为了覆盖作为导电插塞用的孔，一些金属线上可能出现凸起的情况。而现有的OPC优化处理程序中，不存在对这些凸起是否是有用结构进行判断的步骤，因此在OPC优化结束后，往往会在这些有凸起的地方形成缺陷，这些缺陷不仅破坏了金属线本身的结构特征，而且反而进一步使得原本需要覆盖孔的地方被暴露出来，从而严重影响器件的品质。因此有必要对现有的光学临近矫正方法进行优化，避免这些缺陷的产生，以提高半导体器件的品质。
本发明针对上述问题，在现有的OPC程序中，加入对因覆盖孔而引起的凸起的清理程序，在执行OPC处理程序之前，首先对目标图形进行该清理程序，修复所有由孔引起的凸起，进而避免OPC处理过程中因该些凸起产生的缺陷问题。由于本发明的清理程序全依赖图形软件执行，无需对现有的OPC设备进行硬件层面的调整，并且处理过程自动快速，几乎不对工艺的周期产生影响，在提高产品品质的同时，大大节省了成本。
下面将以具体实施方式对本发明的掩膜图形修正方法进行详细说明。
请参见图3，图3是本发明的光学临近矫正方法的流程示意图。如图所示，该修正方法包括步骤：
S11：根据工艺规格，确定光刻工艺参数。由于生产不同的半导体器件，所使用到的光刻工艺具有很大差别，即使在同一半导体器件在制作过程中，页需要进行多道光刻工艺，比如TO（有源区层次），GT（栅氧层次），An(金属连线层次)等。在这些不同层次上进行的光刻工艺，所使用到的工艺规格都不相同，因此先要根据所需要实现的器件功能确定半导体器件的工艺规格，并根据工艺要求，确定图形的特征尺寸。
在得到工艺规格之后，还需要确定光刻工艺的具体参数，所述光刻工艺具体参数包括曝光光路的光学参数、光刻胶的材料参数以及刻蚀工艺的化学参数。所述曝光光路的光学参数主要指光路的数值孔径、缩放倍率以及曝光光源等具体参数。所述光刻胶的材料参数主要是指光刻胶材料的分辨率、曝光速率、光敏度等具体参数。所述刻蚀工艺的化学参数主要是指刻蚀剂的酸碱性以及化学性质等具体参数。由于制作不同等级特征尺寸所采用到的光刻工艺不同，因此需要对光刻工艺参数有个明确的定位。
S12：根据所述光刻工艺参数确定光学临近修正模型，建立光学临近修正的运算程序。在确定完光刻工艺参数后，可以进行OPC建模。建模的基本流程如下：首先是在标片上放置预先设计的测试图案，收集到一组真实光刻晶片的数据。然后使用同样的测试图案，利用OPC建模工具进行模拟，如果摸以得到的图案尺寸与相对应的真实晶片数据能够很好的符合，那么就可以认为在这样一个有限的样品空间（sampling space）中，模拟得到的模型能够很好的描述整个曝光系统和化学效应，因此就能用来定量在预知情况下的OPE效应，从而可以用来进行OPC。在工厂端，由于厂家在多数情况下会对自家生产的产品工艺建有相应的数据库，因此建模过程也可简化为调取数据的过程，只需输入相对应的数据模型，就能调取到所需的OPC模型。
在建完OPC模型后，还需要编写OPC处理的程序，将适用的掩膜图形进行OPC处理。
S13：清理孔与金属层叠加后形成的凸起，生产OPC待处理文件。
该步骤中，首先根据客户提供的需要进行OPC处理的金属线层图形和有孔的介质层图形进行叠加，即对两个图形文件进行一次逻辑“OR”处理，生成的文件中，如果存在因金属线覆盖孔不足而产生的凸起，则依据一图形处理软件，将该凸起修理去除，使金属线在该处的轮廓趋于平缓。具体地消平处理，可以由以下几步程序完成。
首先，利用客户提供的带孔介质层图形中，记录每个孔的位置，并生成一个孔分布坐标参数。由于对于不同的工艺尺寸，如0.18μm工艺、0.13μm工艺、0.06μm工艺等等，孔的设计大小也不相同，因此建立坐标时，可以考虑以统一坐标系统，即不管什么尺寸工艺，都采用同一坐标系统进行位置标记。也可以针对不同的尺寸工艺设立不同的坐标系统，对孔的位置进行标定。
有了该坐标参数之后，将金属线层图形和有孔的介质层图形进行叠加，即对两个图形文件进行一次逻辑“OR”处理，在逻辑“OR”处理之后的图形上，依据各个孔位置坐标，找到有孔处的金属线，并依据孔在纵坐标上的长度尺寸，检测对应该长度范围内金属线边缘处，是否存在凸起。还是以0.153μm的尺寸工艺为例，此时孔的尺寸为0.196μm*0.196μm，如果某一个孔的中心坐标为（0,0），则需要在纵坐标为0.098μm，-0.098μm的两个点上，测量该金属线的某一条竖边是否存在横坐标上的突变，如果在该两点处的横坐标与其他位置处的横坐标一样，则说明该孔被金属线完全覆盖，不存在凸起；如果该两点处的横坐标与其他位置处的横坐标不同，则判断该处存在凸起。然后对凸起的横坐标进行测量，得出凸起的尺寸，假设该凸起的横坐标相比其他地方的横坐标变换0.001μm，则该凸起的尺寸为0.001μm*0.196μm。根据测量得到的尺寸，执行一凸起的清理程序，利用图形处理软件将该凸起擦除，使该处的金属线轮廓趋于平滑，消除在横坐标上的凸起。
上述的图形处理软件，比如是photoshop、AutoCAD等。
上述的对孔位置的测量中，也可以是依据横坐标的尺寸，判断纵坐标上的凸起，此时即孔的凸起位置位于金属线的顶端或底端而非上述示例中的侧边。
通过上述方法将每个孔所在的金属线检测完毕，并对所有的凸起进行清理之后，生成可用于OPC处理的文件，执行接下来的OPC运算程序。
S14：对所述OPC待处理文件运行所述光学临近矫正的运算程序，得到该待处理文件的修正图形。
S15：最后以修正图形为掩膜图形，进行掩膜板制造。
综上所述，本发明提出的一种光学临近矫正方法，通过在光学临近矫正程序中，加入对因覆盖孔而引起的凸起的清理程序，在执行OPC处理程序之前，首先对目标图形进行该清理程序，修复所有由孔引起的凸起，进而避免OPC处理过程中因该些凸起产生的缺陷问题。由于本发明的清理程序全依赖图形软件执行，无需对现有的OPC设备进行硬件层面的调整，并且处理过程自动快速，几乎不对工艺的周期产生影响，在提高产品品质的同时，大大节省了成本。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种光学临近矫正方法，其特征在于，所述矫正方法包括步骤：
根据工艺规格确定光刻工艺参数；
根据所述光刻工艺参数确定光学临近矫正模型，建立光学临近矫正的运算程序；
清理孔与金属层叠加后形成的凸起，生产OPC待处理文件；
对所述OPC待处理文件运行所述光学临近矫正的运算程序，得到该待处理文件的修正图形；
以所述修正图形为掩膜图形，进行掩膜板制造。
2.如权利要求1所述的光学临近矫正方法，其特征在于：所述光刻工艺参数包括曝光光路的光学参数、光刻胶材料的材料参数以及刻蚀工艺的化学参数。
3.如权利要求1所述的光学临近矫正方法，其特征在于：所述清理孔与金属层叠加后形成的凸起包括步骤：
记录每个孔的位置，并生成一个孔分布坐标参数；
将金属线层图形和有孔的介质层图形进行叠加；
在叠加之后的图形上，依据各个孔位置坐标，找到有孔处的金属线，并依据孔在纵坐标上的长度尺寸，检测对应该长度范围内金属线边缘处，是否存在凸起；
对凸起的横坐标或纵坐标进行测量，得出凸起的尺寸；
根据测量得到的尺寸，利用图形处理软件执行一凸起的清理程序。
4.如权利要求3所述的光学临近矫正方法，其特征在于：所述凸起的尺寸在0.001μm×0.196μm至0.005μm×0.196μm之间。
5.如权利要求3所述的光学临近矫正方法，其特征在于：所述图形处理软件为photoshop软件或AutoCAD软件。
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