CN103631085B - 光学邻近校正模型的校正方法 - Google Patents

Abstract

一种光学邻近校正模型的校正方法，包括：提供多个具有图形的半导体衬底，所述多个具有图形的半导体衬底分别在不同光刻条件下获得；分别对所述多个具有图形的半导体衬底中的图形进行采样，获得多组采样数据，同一具有图形的半导体衬底的采样数据为一组；提供待校正的光学邻近校正模型；利用每一组采样数据分别对所述待校正的光学邻近校正模型进行校正，获得多个校正的光学邻近校正模型，一种光刻条件对应一个校正的光学邻近校正模型。解决现有技术中在某些光刻条件下获得的光刻胶图形并不理想，仍有光学邻近效应产生的图形粘连现象。

Description

光学邻近校正模型的校正方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及光学邻近校正模型的校正方法。

背景技术

在半导体制造过程中，光刻工艺是集成电路生产中最重要的工艺步骤之一。随着半导体制造技术的发展，特征尺寸越来越小，对光刻工艺中分辨率的要求就越来越高。光刻分辨率是指通过光刻机在硅片表面能曝光的最小特征尺寸（critical dimension，CD），是光刻技术中重要的性能指标之一。

然而，随着半导体技术的发展，半导体器件的特征尺寸越来越小，当特征尺寸接近甚至小于光刻工艺中所使用的光波波长时，由于光的衍射和干涉现象，实际硅片上得到的光刻图形与掩膜版上的图形之间存在一定的变形和偏差，这种现象称为光学邻近效应(OPE，Optical Proximity Effect)。为了消除光刻中的光学邻近效应，一种有效的方法是光学邻近效应校正(OPC，OpticalProximity Correction)方法，使形成在掩模版上的图形为经过光学邻近校正后的图形，之后将掩模版上的图形转移至光刻胶层上时，就不会产生光学邻近效应。现有技术中，由于掩模版上的图形具有多样性，如果在制作掩模版时，对每一种图形均进行光学邻近校正，光学邻近校正的处理时间很长，造成掩模版制造成本增加。

为了缩短进行光学邻近校正的时间，现有技术中提出了一种基于模型的光学邻近校正。现有技术的光学邻近校正模型的建立方法通常为：提供待校正的光学邻近校正模型，然后在不同的光刻条件下进行数据采样获得采样数据，之后利用该采样数据对待校正的光学邻近校正模型进行校正后获得校正的光学邻近校正模型。

然而，随着半导体器件的特征尺寸越来越小，利用现有技术的方法获得的光学邻近校正模型制作掩模版，之后利用该掩模版进行光刻工艺时发现：在某些光刻条件下获得的光刻胶图形并不理想，仍有光学邻近效应产生的图形粘连现象。

更多基于模型的光学邻近校正模型的内容，可以参考2011年1月5日公布的公布号为CN101937171A的中国专利文献。

发明内容

本发明解决的问题是利用现有技术方法获得的光学邻近校正模型制作掩模版，利用该掩模版在某些光刻条件下获得的光刻胶图形并不理想，仍有光学邻近效应产生的图形粘连现象。

为解决上述问题，本发明提供一种光学邻近校正模型的校正方法，包括：

提供多个具有图形的半导体衬底，所述多个具有图形的半导体衬底分别在不同光刻条件下获得；

分别对所述多个具有图形的半导体衬底中的图形进行采样，获得多组采样数据，同一具有图形的半导体衬底的采样数据为一组；

提供待校正的光学邻近校正模型；

利用每一组采样数据分别对所述待校正的光学邻近校正模型进行校正，获得多个校正的光学邻近校正模型，一种光刻条件对应一个校正的光学邻近校正模型。

可选的，所述光刻条件包括：光照的能量、光源和半导体衬底之间的距离。

可选的，所述具有图形的半导体衬底的获得方法包括：

提供半导体衬底；

提供测试掩模版；

在所述半导体衬底上形成光刻胶层；

利用所述测试掩模版对所述光刻胶层进行曝光；

对曝光后的光刻胶层进行显影，将所述光刻胶层图形化；

以图形化后的光刻胶层为掩模，刻蚀所述半导体衬底，在所述半导体衬底上形成图形，之后去除图形化后的光刻胶层。

可选的，利用扫描电镜分别对所述多个具有图形的半导体衬底中的图形进行采样。

可选的，利用其中一组采样数据对所述待校正的光学邻近校正模型进行校正的方法包括：

设定校正策略；

基于所述校正策略，校正所述待校正的光学邻近校正模型，获得中间校正模型；

基于所述中间校正模型模拟光刻过程，获得模拟图形；

对所述模拟图形进行数据采样获得模拟数据，判断所述其中一组采样数据对应的模拟数据与所述其中一组采样数据之间的误差是否小于预定值；

如果判断结果为是，将所述中间校正模型作为校正的光学邻近校正模型；

如果判断结果为否，重新利用所述其中一组采样数据校正所述待校正的光学邻近校正模型。

可选的，重新利用所述其中一组数据校正所述待校正模型的步骤包括：

重新设定校正策略，之后，重复所述获得中间校正模型、获得中间模拟图形、获得中间模拟数据以及判断的步骤，直至判断结果为是。

可选的，所述校正策略包括：校正光学邻近校正模型所采用的公式、公式中系数的参数、以及软件进行计算时所采用的范围和步长。

可选的，利用扫描电镜对所述模拟图形进行数据采样获得模拟数据。

可选的，对每一具有图形的半导体衬底中的图形进行采样获得采样数据的方法包括：

对所述图形进行n次数据采样，n大于等于2；

计算每一个采样点的n次采样数据的平均值；

根据所述平均值计算每一采样点采样数据的方差；

舍弃方差大于预设值的采样点的数据，将方差小于预设值的采样点的平均值作为采样数据。

可选的，所述图形为规则图形。

可选的，所述规则图形包括圆形、直线其中之一或者它们的任意组合。

可选的，所述采样数据为圆形的直径和/或直线的线宽。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本技术方案的光学邻近校正模型的校正方法，在不同的光刻条件下，分别对待校正的光学邻近校正模型进行校正，因此在每一种光刻条件下均获得一种经校正的光学邻近校正模型。当制造掩模版时，可以根据不同的光刻条件选择与之对应的校正后的光学邻近校正模型，这样在利用掩模版进行光刻工艺时，可以根据光刻条件选择合适的掩模版进行光刻工艺，相应的就可以避免现有技术方法获得的光学邻近校正模型进行掩模版的制作时，在某些光刻条件下获得的光刻胶图形并不理想，仍有光学邻近效应产生的图形粘连现象。

附图说明

图1是利用现有技术的光学邻近校正模型的校正方法获得校正的光学邻近校正模型后，利用该校正的光学邻近校正模型分别在不同的光刻条件下模拟光刻过程时，模拟数据和实际的采样数据之间的拟合误差曲线图；

图2为本发明具体实施例的光学邻近校正模型的校正方法的流程示意图；

图3是现有技术的拟合误差曲线与本发明的拟合误差曲线比较示意图。

具体实施方式

基于背景技术中描述的现有技术中出现的问题，发明人认真研究了光刻的过程和光学邻近校正模型的校正过程，发现造成以上问题的原因为：在光刻过程中，基台的移动、光源的移动以及半导体衬底上膜层的厚度等都会影响光刻条件，比如光源的移动会造成焦点的变化、照射到膜层上的光的能量的变化，随着半导体器件的特征尺寸越来越小，光刻条件的变化会影响光刻胶层的曝光、掩模版上的辅助图形对光学邻近效应的校正，因此会造成光刻过程中形成的图形出现粘连等光学邻近效应。

基于以上的分析，发明人剖析了：利用现有技术的光学邻近校正模型的校正方法获得校正的光学邻近校正模型后，利用该校正的光学邻近校正模型分别在不同的光刻条件下模拟光刻过程时，模拟数据和实际的采样数据之间的拟合误差。图1为该模拟数据和实际的采样数据之间的拟合误差曲线图。其中，横坐标的p1～p8分别代表不同的光刻条件，纵坐标代表拟合误差，p0为标准光刻条件，在该光刻条件下拟合误差最小。根据图1可以获知：在不同的光刻条件下，拟合误差和标准点p0处的拟合误差相差较大，因此光刻条件的变化会影响光刻胶层的曝光、掩模版上的辅助图形对光学邻近效应的校正，而现有技术中在所有的光刻条件下均使用相同的经校正的光学邻近校正模型，因此会造成在有些光刻条形下形成的图形出现粘连等光学邻近效应。

基于以上原理，本技术方案的光学邻近校正模型的校正方法，在不同的光刻条件下，分别对待校正的光学邻近校正模型进行校正，因此在每一种光刻条件下均获得一种经校正的光学邻近校正模型。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

图2为本发明具体实施例的光学邻近校正模型的校正方法的流程示意图，下面结合具体实施例以及图2，详细说明本发明具体实施例的光学邻近校正模型的校正方法。

参考图2，执行步骤S21，提供多个具有图形的半导体衬底，所述多个具有图形的半导体衬底分别在不同光刻条件下获得。其中每一个具有图形的半导体衬底的获得方法均包括：提供半导体衬底；提供测试掩模版；在所述半导体衬底上形成光刻胶层；利用所述测试掩模版对所述光刻胶层进行曝光；对曝光后的光刻胶层进行显影，将所述光刻胶层图形化；以图形化后的光刻胶层为掩模，刻蚀所述半导体衬底，在所述半导体衬底上形成图形，之后去除图形化后的光刻胶层。若要获得在不同光刻条件下的多个具有图形的半导体衬底，需要在相应的光刻条件下进行以上步骤来获得对应的具有图形的半导体衬底。其中，光刻条件包括：光照的能量、光源和半导体衬底之间的距离、焦点等。

其中半导体衬底的材料不做具体限制，可以为单晶硅、单晶锗或者单晶锗硅、Ⅲ-Ⅴ族元素化合物、单晶碳化硅等本领域技术人员公知的其他材料。

本发明具体实施例中，半导体衬底上的图形为规则图形，该规则图形包括圆形、直线其中之一或者它们的任意组合。

执行完步骤S21后，继续参考图2，执行步骤S22，分别对所述多个具有图形的半导体衬底中的图形进行采样，获得多组采样数据，同一具有图形的半导体衬底的采样数据为一组。下面以一个具有图形的半导体衬底的采样为例说明本发明具体实施例的采样过程，其他具有图形的半导体衬底的采样过程相同。

对一个具有图形的半导体衬底进行采样的具体方法为：将图形划分成多个采样点，然后对多个采样点进行n次数据采样，n大于等于2，具体实践中，可以根据实际需求确定n值，采样使用的工具为扫描电镜，但不限于扫描电镜，也可以为本领域技术人员公知的其他采样工具；接着，计算每一个采样点的n次采样数据的平均值，该计算步骤由软件来完成；之后，根据所述平均值计算每一采样点采样数据的方差；舍弃方差大于预设值的采样点的数据，将方差小于预设值的采样点的平均值作为采样数据。

由于数据采样过程中，进行采样所采用的工具例如扫描电镜的精确度不够高，会出现采样获得的数据可信度不高的问题，因此，本发明具体实施例中，采取对每一采样点进行多次测量，取其平均值；然后根据每一采样点采样数据的方差判断每一采样点数据的可信度，如果采样点采样数据的方差大于预设值，则可以判定该采样点的采样数据不可信，将采样点的采样数据舍弃；如果采样点采样数据的方差小于预设值，则可以判定该采样点的采样数据可信，将该采样点对应的平均值作为采样数据。例如，假设方差的预设值为3nm，那么方差大于3nm的采样点的采样数据不可信，小于3nm的采样点的采样数据可信。

在本发明具体实施例中，半导体衬底上的图形包括圆形、直线其中之一或者它们的任意组合，对图形进行采样时，对圆形图形来说，为测量圆形的直径，对直线图形来说，为测量直线的线宽。则所述采样数据为圆形的直径和/或直线的线宽。

继续参考图2，执行步骤S23，提供待校正的光学邻近校正模型。该步骤S23和步骤S21、步骤S22之间没有先后顺序之分。

进行采样以及提供待校正的光学邻近校正模型后，继续参考图2，执行步骤S24，利用每一组采样数据分别对所述待校正的光学邻近校正模型进行校正，获得多个校正的光学邻近校正模型，一种光刻条件对应一个校正的光学邻近校正模型。本发明具体实施例中，利用每一组采样数据对待校正的光学邻近校正模型进行校正的方法均相同，下面以其中一组采样数据说明对待校正的光学邻近校正模型进行校正的方法。

本发明具体实施例中，利用其中一组采样数据对所述待校正的光学邻近校正模型进行校正的方法包括：设定校正策略；基于所述校正策略，校正所述待校正的光学邻近校正模型，获得中间校正模型；基于所述中间校正模型模拟光刻过程，获得模拟图形；对所述模拟图形进行采样获得模拟数据，判断所述其中一组采样数据对应的模拟数据与所述其中一组采样数据之间的误差是否小于预定值；如果判断结果为是，将所述中间校正模型作为校正的光学邻近校正模型；如果判断结果为否，重新利用所述其中一组采样数据校正所述待校正的光学邻近校正模型。

判断所述其中一组采样数据对应的中间模拟数据与所述其中一组采样数据之间的误差是否小于预定值的具体方法为：将该其中一组采样数据进行拟合，获得拟合图形，然后将该其中一组采样数据对应的模拟数据与拟合图形进行比较，判断该其中一组数据对应的模拟数据与所述其中一组采样数据之间的误差是否小于预定值。在其他实施例中，也可以将该其中一组采样数据对应的模拟数据进行拟合，获得拟合图形，然后将该其中一组采样数据与拟合图形进行比较，判断该其中一组采样数据对应的模拟数据与该其中一组采样数据之间的误差是否小于预定值。

其中，对模拟图形进行采样使用的工具也可以为扫描电镜，但不限于扫描电镜。

其中，重新利用所述其中一组数据校正所述待校正模型的步骤包括：

重新设定校正策略，之后，重复所述获得中间校正模型、获得模拟图形、获得模拟数据以及判断的步骤，直至判断结果为是。

本发明具体实施例中，所述校正策略包括：校正光学邻近校正模型所采用的公式、公式中系数的参数、以及软件进行计算时所采用的范围和步长。

图3是现有技术的拟合误差曲线与本发明的拟合误差曲线比较示意图，其中曲线A表示：利用本发明的光学邻近校正模型的校正方法获得校正的光学邻近校正模型后，利用相应的校正的光学邻近校正模型分别在不同的光刻条件下进行模拟光刻过程时，模拟数据和实际的采样数据之间的拟合误差曲线；其中曲线B表示：利用现有技术的光学邻近校正模型的校正方法获得校正的光学邻近校正模型后，利用校正的光学邻近校正模型分别在不同的光刻条件下进行模拟光刻过程时，模拟数据和实际的采样数据之间的拟合误差曲线。其中，横坐标的p1～p8分别代表不同的光刻条件，纵坐标代表拟合误差，p0为标准光刻条件。比较曲线A和曲线B可以获知：本发明中不同光刻条件下的拟合误差与标准光刻条件下的拟合误差的差值，比现有技术中不同光刻条件下的拟合误差与标准光刻条件下的拟合误差的差值小。

本技术方案的光学邻近校正模型的校正方法，在不同的光刻条件下，分别对待校正的光学邻近校正模型进行校正，因此在每一种光刻条件下均获得一种经校正的光学邻近校正模型。当制造掩模版时，可以根据不同的光刻条件选择与之对应的校正后的光学邻近校正模型，这样在利用掩模版进行光刻工艺时，可以根据光刻条件选择合适的掩模版进行光刻工艺，相应的就可以避免现有技术方法获得的光学邻近校正模型进行掩模版的制作时，在某些光刻条件下获得的光刻胶图形并不理想，仍有光学邻近效应产生的图形粘连现象。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种光学邻近校正模型的校正方法，其特征在于，包括：

提供多个具有图形的半导体衬底，所述多个具有图形的半导体衬底分别在不同光刻条件下获得；

分别对所述多个具有图形的半导体衬底中的图形进行采样，获得多组采样数据，同一具有图形的半导体衬底的采样数据为一组；

提供待校正的光学邻近校正模型；

利用每一组采样数据分别对所述待校正的光学邻近校正模型进行校正，获得多个校正的光学邻近校正模型，一种光刻条件对应一个校正的光学邻近校正模型；

利用其中一组采样数据对所述待校正的光学邻近校正模型进行校正的方法包括：

设定校正策略；

基于所述校正策略，校正所述待校正的光学邻近校正模型，获得中间校正模型；

基于所述中间校正模型模拟光刻过程，获得模拟图形；

对所述模拟图形进行采样获得模拟数据，判断所述其中一组采样数据对应的模拟数据与所述其中一组采样数据之间的误差是否小于预定值；

如果判断结果为是，将所述中间校正模型作为校正的光学邻近校正模型；

如果判断结果为否，重新设定校正策略，之后，重复所述获得中间校正模型、获得模拟图形、获得模拟数据以及判断的步骤，直至判断结果为是。

2.如权利要求1所述的光学邻近校正模型的校正方法，其特征在于，所述光刻条件包括：光照的能量、焦点、光源和半导体衬底之间的距离。

3.如权利要求1所述的光学邻近校正模型的校正方法，其特征在于，所述具有图形的半导体衬底的获得方法包括：

提供半导体衬底；

提供测试掩模版；

在所述半导体衬底上形成光刻胶层；

利用所述测试掩模版对所述光刻胶层进行曝光；

对曝光后的光刻胶层进行显影，将所述光刻胶层图形化；

以图形化后的光刻胶层为掩模，刻蚀所述半导体衬底，在所述半导体衬底上形成图形，之后去除图形化后的光刻胶层。

4.如权利要求1所述的光学邻近校正模型的校正方法，其特征在于，利用扫描电镜分别对所述多个具有图形的半导体衬底中的图形进行采样。

5.如权利要求1所述的光学邻近校正模型的校正方法，其特征在于，所述校正策略包括：校正光学邻近校正模型所采用的公式、公式中系数的参数、以及软件进行计算时所采用的范围和步长。

6.如权利要求1所述的光学邻近校正模型的校正方法，其特征在于，利用扫描电镜对所述模拟图形进行采样获得模拟数据。

7.如权利要求1所述的光学邻近校正模型的校正方法，其特征在于，对每一具有图形的半导体衬底中的图形进行采样获得采样数据的方法包括：

对所述图形进行n次数据采样，n大于等于2；

计算每一个采样点的n次采样数据的平均值；

根据所述平均值计算每一采样点采样数据的方差；

舍弃方差大于预设值的采样点的数据，将方差小于预设值的采样点的平均值作为采样数据。

8.如权利要求1所述的光学邻近校正模型的校正方法，其特征在于，所述图形为规则图形。

9.如权利要求8所述的校正光学邻近校正模型的方法，其特征在于，所述规则图形包括圆形、直线其中之一或者它们的任意组合。

10.如权利要求9所述的校光学邻近校正模型的方法，其特征在于，所述采样数据为圆形的直径和/或直线的线宽。