CN104516206B

CN104516206B - 一种优化光学临近修正拟合结果的方法

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Publication number: CN104516206B
Application number: CN201310451397.1A
Authority: CN
Inventors: 舒强; 王铁柱
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2033-09-27
Also published as: CN104516206A

Abstract

本发明涉及一种优化光学临近修正拟合结果的方法，包括：在光学临近修正过程中对晶圆版图进行模拟以及对晶圆版图进行实际制备，然后通过公式（I）计算模拟晶圆版图中图案特征的关键尺寸和实际晶圆版图中所述图案特征的关键尺寸的均方根值RMS，以监控和优化光学临近修正过程中的模拟结果；其中，所述W_i为所述图案特征关键尺寸的权重，CD_{i（模拟）}为模拟晶圆版图中所述图案特征的关键尺寸的测量值，所述CD_{i（测量）}为实际晶圆版图中所述图案特征的关键尺寸的测量值。本发明方法考虑到不同关键尺寸CD的大小对所述拟合误差的影响，以保证关键尺寸小的特征的模拟（simulation）结果更加接近物理晶圆上测量的真实结果，使OPC的最终结果更加准确和合理。

Description

一种优化光学临近修正拟合结果的方法

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种优化光学临近修正拟合结果的方法。

背景技术

集成电路制造技术是一个复杂的工艺，技术更新很快。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（critical dimension，CD），随着关键尺寸的缩小，甚至缩小至纳米级，而正是由于关键尺寸的减小才使得每个芯片上设置百万个器件成为可能。

光刻技术是集成电路制造工艺发展的驱动力，也是最为复杂的技术之一。相对与其它单个制造技术来说，光刻技术的提高对集成电路的发展具有重要意义。在光刻工艺开始之前，首先需要将图案通过特定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将掩膜版上的图案结构复制到生产芯片的硅片上。但是由于半导体器件尺寸的缩小，在将图案转移到硅片的过程中会发生失真现象，如果不消除这种失真现象会导致整个制造技术的失败。因此，当特征尺寸（feature size）以及图案密度（pattern density）到亚微米（sub-micrometer level）级别时，对所述掩膜版进行光学临近修正（Optical ProximityCorrection,OPC），所述OPC方法即为对所述光刻掩膜版进行光刻前预处理，进行预先修改，使得修改补偿的量正好能够补偿曝光系统造成的光学邻近效应。

通过OPC修正方法来校正所述光学临近效应，OPC修正需要确保模拟结果和晶圆的实际测量结构非常接近，所述模拟结果和实际测量之间的误差，通常称之为拟合误差（fitting error），如图1所示，图中示出了拟合误差在+/-1.5nm的示意图，所述拟合误差在+/-1.5nm之间认为是可以被接受的，但是对于较小的特征尺寸时，关键特征在50-100nm时，所述拟合误差基本都大于0.6nm，对于该尺寸的器件来说所述误差是不能接受的，因为在较小的器件尺寸下，所述小尺寸的线是非常关键的，对于特征尺寸较大的器件来说，当关键尺寸在200-800nm时，其拟合误差为-1nm，因此，所以这些点应该影响较小的尺寸线的OPC模型的运行。

现有技术中虽然可以对全部特征尺寸进行很好的模拟，但是没有考虑不同特征尺寸的图案的实际需求，影响不同特征尺寸的图案的制备精度，从而导致器件良率降低，因此需要对目前OPC中拟合误差做进一步的优化，以解决上述问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明提供了一种优化光学临近修正拟合结果的方法，包括：

在光学临近修正过程中对晶圆版图进行模拟以及对晶圆版图进行实际制备，然后通过公式（I）计算模拟晶圆版图中图案特征的关键尺寸和实际晶圆版图中所述图案特征的关键尺寸的均方根值RMS，以监控和优化光学临近修正过程中的模拟结果；

其中，所述W_i为所述图案特征关键尺寸的权重，CD_{i（模拟）}为所述模拟晶圆版图中所述图案特征的关键尺寸的测量值，所述CD_{i（测量）}为所述实际晶圆版图中所述图案特征的关键尺寸的测量值。

作为优选，所述方法包括：

步骤（1）根据目标晶圆版图建立光学临近修正模型，选用所述光学临近修正模型进行模拟，并测量不同所述图案特征的关键尺寸，得到CD_{i（模拟）}；

步骤（2）根据目标晶圆版图进行晶圆的实际生产，得到所述实际晶圆版图，测量与模拟过程中相对应的所述图案特征的关键尺寸，得到CD_i（测量）_；

步骤（3）选用公式I对所述模拟结果进行评价，以使光学临近修正结果更加合理。

作为优选，所述步骤（1）中通过考虑关键尺寸不同的所述图案特征的影响，来建立光学临近修正模型。

作为优选，所述步骤（1）中根据关键尺寸的大小按比例来调整其在模型建立中的权重，来建立所述光学临近修正模型。

作为优选，所述方法以所述晶圆版图中关键尺寸最小的所述图案特征为标准点。

作为优选，在所述步骤（3）之前还进一步包括制定所述光学临近修正的质量标准。

作为优选，所述步骤（3）中对所述模拟结果进行评价的方法为：

检验所述RMS是否在所述质量标准范围之内，若所述RMS在所述质量标准范围之内，则通过；若所述RMS在所述质量标准范围之外，则需要对光学临近修正模型进行修改，作进一步的模拟，至所述模拟结果符合所述质量标准要求为止。

作为优选，所述图案特征为晶圆版图中的各种图案形状。

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种优化OPC拟合结果的方法，所述方法通过选用一种新的计算拟合误差数值的方法，所述方法中考虑到不同关键尺寸CD的大小对所述拟合误差的影响，将所述影响计算到所述OPC模型中，以保证关键尺寸小的特征的模拟（simulation）结果更加接近物理晶圆上测量的真实结果，使OPC的最终结果更加准确和合理。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，

图1为现有技术中拟合误差和关键尺寸的曲线示意图；

图2为本发明的一具体实施方式中所述优化方法的流程示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。

本发明中为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种优化光学临近修正的拟合误差的方法，包括：

（1）以最小设计关键尺寸为标准点（anchor point），考虑不同关键尺寸对OPC模型的影响，通过不同关键尺寸的均方根值对OPC模拟效果进行评价，所述均方根值的计算公式如式I：

其中，所述W_i为所述关键尺寸的权重，所述CD_{i（测量）}为将OPC后得到的实际物理晶圆的关键尺寸的测量值，CD_{i（模拟）}为OPC过程中模拟的关键尺寸的模拟值。

本发明中通过所述关键尺寸的均方根值RSM对所述模拟结果进行评价，当所述RSM的值在可以接受的范围内，则可以通过所述质量监测，器件的关键尺寸的模拟值和真实晶圆的测量值更加接近，能获得更好的OPC效果，提高器件的良率。

其中，在本发明中将所述最小设计关键尺寸为标准点（anchor point），在建立OPC模型时降低所述关键尺寸较大的比例，以根据关键尺寸的大小按比例来调整其在模型建立中的权重，以提高对关键尺寸较小的图层或者设计的模拟效果。

具体地，下面将分别对现有技术以及本发明所述方法做进一步的分析，以说明本发明现对于现有技术的优点：

在现有技术中对所述OPC模拟效果同样通过器件关键尺寸的均方根值RSM的值进行评价和监控，其中所述RSM的计算方式如式II所示，

如式II所示，在该公式中在计算RSM时没有考虑不同关键尺寸CD对OPC模型的影响，当所述关键尺寸CD很大时，所述OPC模型中关键尺寸（CD）大的特征的CD变化要大于关键尺寸小的特征的CD的变化，其中关键尺寸（CD）大的特征的CD变化的质量标准（specification）设定为真实关键尺寸的10%，才能保证所述关键尺寸较大的特征的RSM不会超出所述质量标准的要求，显然这样会使OPC模拟结果和真实结果之间存在很大的误差。

因此，为了使关键尺寸较大特征的OPC模拟结果能够符合质量标准的需求，需要考虑不同关键尺寸的特征，考虑不同特征的不同关键尺寸来建立OPC模型，以达到较好的模拟效果。

具体地，对于不同层的版图或者图层，选择关键尺寸最小的特征作为标准点（anchor point），其中关键尺寸较大的特征会具有较小的权重，以此来建立OPC模型，其中对于OPC的模拟效果通过式III进行检测：

其中，所述W_i为所述关键尺寸的权重，所述CD_{i（测量）}为将OPC后得到的实际物理晶圆的关键尺寸的测量值，CD_{i（模拟）}为OPC过程中模拟的关键尺寸的模拟值，CD_（最小）为关键尺寸最小的特征的关键尺寸数值。

在该公式中以最小的特征作为标准点（anchor point），考虑不同关键尺寸的特征，所述检测结果也更加准确。

对式III进行简化，将定值CD_（最小）约分即可得到式I：

实施例1

下面通过本发明的一种实施方式，对本发明所述方法作进一步详细的说明。

在该实施例中所述方法包括以下步骤：

（1）根据目标图案设定OPC模型，选用所述OPC模型进行模拟，并测量不同特征的关键尺寸得到CD_{i（模拟）}；

（2）选用所述OPC模型进行晶圆的实际生产，得到物理晶圆，测量与模拟过程中相对应的特征的关键尺寸，得到CD_{i（测量）}；

（3）选用公式I对所述模拟结果进行评价，以便使所述模拟结构进行检测，使OPC最终结果更加合理；

具体地，在步骤（1）中首先获得将半导体器件版图中的图案的母版，通过收集所述母版的数据，得到OPC模型。

进一步的，在该步骤中还可以进一步包含对所述OPC模型进行修正的步骤，例如在模拟过程中对比所述目标图案以及模拟图案之间的数据，根据模拟结果对所述OPC模型作进一步的修正，以保证在实际过程中OPC效果更好，更接近目标图案。

然后选用修正后的OPC模型进行模拟，在模拟结果中选取关键尺寸大小不同的特征进行测量，得到所述这些特征的关键尺寸CD_{i（模拟）}，其中所述特征可以包含图案中通孔、接触孔、栅极结构以及其他的结构或者单元，并不局限于某一特定的特征。

在该步骤中，所述OPC模型以及模拟过程均在模拟系统的软件中进行，并不进行实际的生产。

然后，在步骤（2）中选用所述OPC模型进行OPC修正，进行晶圆的实际生产，得到物理晶圆；

具体地，然后执行OPC程序，将所述掩膜版通过光刻设备产生特定波长的光将OPC模型上的图案结构复制到生产芯片的硅片上。首先要制备掩膜版，光刻掩膜版实际上是光刻工艺中光致抗蚀剂（俗称光刻胶，也称光阻）层的“印相底片”，其上印制了原始集成电路设计版图的几何图形。也就是说，从原始集成电路设计版图到晶圆片上电路图形的形成，中间需要经过制版环节，也即需要制作一套其上印制着原始集成电路设计版图图案的光刻OPC模型作为“印相底片”。光刻工艺就是将该“印相底片”上的几何图形转印到晶圆片上，形成晶圆片上的电路图形。

光刻掩膜版的制版过程如下：首先，在平整光洁的玻璃（或石英）基版上通过直流磁控溅射沉积感光材料氮化铬-氮氧化铬从而形成铬膜基版；然

后，在该铬膜基版上均匀涂敷一层光致抗蚀剂或电子束抗蚀剂制成匀胶铬版，该匀胶铬版即为光掩膜基板，其是制作微缩几何图形的理想感光性空白板；最后，通过光刻制版工艺在光掩膜基版上印制由原始集成电路设计版图转化而来的微缩几何图形，从而完成光刻掩膜版的制版工序。

通过所述步骤得到物理晶圆后，测量步骤(1)中模拟过程中选用的特征的关键尺寸CD_i(测量)，所述特征与步骤(1)中选用的特征相对应，例如在步骤(1)模拟过程中测量通孔A的关键尺寸CD_i(模拟);则在物理晶圆中相应的测量所述通孔A的关键尺寸CD_i(测量)。

然后对所述模拟结果进行评价和分析，根据公式1计算RSM，

在进行评价分析之前首先设定所述器件的质量标准（specification），例如设定所述器件关键尺寸的质量标准（specification），在进行评价的过程中，若所述RSM在质量标准的范围之内，则认为所述OPC模型符合标准，能够获得较为合理的OPC效果，若所述RSM在所述质量标准之外，则需要对所述OPC模型进行修正，所述模拟结果和真实的晶圆结果具有很大的差距，模拟效果不够准确，所述质量标准（specification）可以根据具体的需要进行设定，在此不再进行赘述。

得到公式I之后对所述模拟过程进行分析和评价，对所述模拟结果进行监控，以确保在OPC过程中拟合误差在控制范围之内，以保证所述OPC最终结果更加合理。

图2为本发明的一具体实施方式中所述优化方法的流程示意图，包括：

步骤（2）根据目标晶圆版图进行晶圆的实际生产，得到所述实际晶圆版图，测量与模拟过程中相对应的所述图案特征的关键尺寸，得到CD_{i（测量）}；

步骤（3）对所述模拟结果进行评价，以使光学临近修正结果更加合理。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims

1.一种优化光学临近修正拟合结果的方法，包括：

在光学临近修正过程中对晶圆版图进行模拟以及对晶圆版图进行实际制备，然后通过公式(I)计算模拟晶圆版图中图案特征的关键尺寸和实际晶圆版图中所述图案特征的关键尺寸的均方根值RMS，以监控和优化光学临近修正过程中的模拟结果；

其中，所述W_i为所述图案特征关键尺寸的权重，CD_i(模拟)为所述模拟晶圆版图中所述图案特征的关键尺寸的测量值，所述CD_i(测量)为所述实际晶圆版图中所述图案特征的关键尺寸的测量值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤(1)根据目标晶圆版图建立光学临近修正模型，选用所述光学临近修正模型进行模拟，并测量不同所述图案特征的关键尺寸，得到CD_i(模拟)；

步骤(2)根据目标晶圆版图进行晶圆的实际生产，得到所述实际晶圆版图，测量与模拟过程中相对应的所述图案特征的关键尺寸，得到CD_i(测量)；

步骤(3)选用公式I对所述模拟结果进行评价，以使光学临近修正结果更加合理。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中通过考虑关键尺寸不同的所述图案特征的影响，来建立光学临近修正模型。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中根据关键尺寸的大小按比例来调整其在模型建立中的权重，来建立所述光学临近修正模型。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法以所述晶圆版图中关键尺寸最小的所述图案特征为标准点。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤(3)之前还进一步包括制定所述光学临近修正的质量标准。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中对所述模拟结果进行评价的方法为：

检验所述RMS是否在质量标准范围之内，若所述RMS在所述质量标准范围之内，则通过；若所述RMS在所述质量标准范围之外，则需要对光学临近修正模型进行修改，作进一步的模拟，至所述模拟结果符合所述质量标准要求为止。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图案特征为晶圆版图中的各种图案形状。