CN104570585A - 光学邻近修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学邻近修正方法，提出同时对光学模型与可变曝光参考阈值的光刻胶模型进行拟合，以获得测试掩膜版图形的最佳修正参数值。本发明提供的光学邻近修正方法中，光刻胶模型不依赖并不准确的光学模型搭配固定曝光参考阈值光刻胶模型所获得的光学模型参数，从而保证了光学邻近修正模型的物理性，因而所获得的结果更接近实际光学邻近修正，采用上述结果进行光学邻近修正的效果更好。

Description

光学邻近修正方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种光学邻近修正方法。

背景技术

集成电路制造技术是一个复杂的工艺，每隔18月到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最小特征尺寸即关键尺寸，从最初的125微米发展到现在的0.13微米甚至更小，这使得每个芯片上集成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而言）的材质为石英玻璃的掩膜版上，然后通过光刻设备产生特定波长的光（例如为248纳米的紫外光），将掩膜版上集成电路的结构复制到生产所用的硅片上。电路结构在从掩膜版复制到硅片过程中，会产生失真，尤其在工艺进入0.13微米及以下的阶段，这种失真若不加以改正，会造成整个制造技术的失败。上述失真的原因主要是光学邻近效应（Optical Proximity Effect，OPE），即由于投影曝光系统是一个部分相干光成像的系统，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能量损失，导致空间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，这种方法称之为光学邻近修正（OPC）。OPC的基本思想是：对集成电路设计的图形进行预先的修改，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的图形做成的掩膜版，经过光刻以后，在硅片上能得到最初目标电路结构。

光学邻近修正模型（OPC model）包括光学模型（optical model）与光刻胶模型（resist model）。在光学邻近修正过程中，先使用光学模型，上述光学模型是模拟曝光光源照射掩膜版图形，通过透镜组发生衍射后在晶元表面的空间光强分布，接着使用光刻胶模型，光刻胶模型是模拟上述晶元表面的光强分布在光刻胶上，高于一定曝光阈值的光刻胶部分发生化学反应而变性，从而被溶于显影液。

现有技术中，某个目标图形的光学邻近修正模型的各参数最佳值的获取分两个步骤：如图1所示，步骤S1、通过光学模型、以及搭配的固定参照曝光阈值的光刻胶模型（constant threshold resist model），同时拟合，从而获取光学邻近修正模型在最佳值时光学模型的各参数值；步骤S2、根据步骤S1获取的光学模型的各参数值、搭配可变参照曝光阈值的光刻胶模型（variablethreshold resist model），同时拟合，从而获取光学邻近修正模型在最佳值时光刻胶模型的各参数值。如此，步骤S1获取的光学模型的各参数值与步骤S2获取的光刻胶模型的各参数值构成了光学邻近修正模型的各参数最佳值。

然而，上述光学邻近修正方法所获取的各参数最佳值在实际光学邻近修正过程中效果并不理想。

有鉴于此，本发明提供一种光学邻近修正方法加以解决。

发明内容

本发明解决的问题是提高光学邻近修正效果。

为解决上述问题，本发明提供一种光学邻近修正方法，包括：

获取测试掩膜版图形；

根据所述测试掩膜版图形产生光学模型及光刻胶模型，所述光刻胶模型为可变曝光参考阈值的光刻胶模型；

同时拟合所述光学模型与光刻胶模型，以获得修正所述测试掩膜版图形的最佳参数值。

可选地，同时拟合所述光学模型与光刻胶模型，以获得修正所述测试掩膜版图形的最佳参数值为：同时寻找所述光学模型与光刻胶模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的参数值。

可选地，寻找所述光学模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的参数值步骤中，所述光学模型的各参数的步长固定。

可选地，所述光学模型的各参数的步长为将所述各参数在其范围进行若干等份划分所获取的值。

可选地，所述光学模型对应的参数至少包括：焦点位置和焦平面位置。

可选地，寻找所述光刻胶模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的参数值步骤中，光刻胶模型各参数的步长包括第一步长与第二步长，所述第一步长与第二步长固定且所述第一步长大于所述第二步长，所述寻找过程包括：首先，以第一步长在各参数范围内寻找所述光刻胶模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的各参数的初步值，然后，在各参数的初步值所在的第一步长内，以第二步长寻找所述光刻胶模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的各参数的最终值。

可选地，所述光刻胶模型各参数的第一步长为将所述各参数在其范围进行若干等份划分所获取的值，所述光刻胶模型各参数的第二步长为将所述各参数的第一步长进行若干等份划分所获取的值。

可选地，所述光学邻近修正模型的误差函数为误差的均方根值（RMS）。

可选地，所述光学邻近修正模型的误差函数为边缘布置误差。

可选地，所述光学邻近修正方法还包括：按所述光学模型与光刻胶模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的参数值对所述测试掩膜版图形进行修正。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：1）通过对现有的光学邻近修正步骤研究发现：不同的曝光参数，例如焦平面位置，对应的空间光强分布不同，而不同的空间光强分布对应的光刻胶曝光参考阈值并不相同，因而现有技术步骤S1中，搭配固定参照曝光阈值的光刻胶模型获得的光学邻近修正模型在最佳值时对应的光学模型的各参数最佳值只注重数学拟合过程，并未考虑光学邻近修正模型的物理性。换言之，该通过数学拟合获得的光学模型的各参数值、光刻胶模型的各参数值由于未考虑光刻胶的曝光参考阈值随光学模型的各参数值的变化而变化，因而并非对应实际光学邻近修正模型的最佳值。基于上述分析，本发明提出同时对所述光学模型与可变曝光参考阈值的光刻胶模型进行拟合，以获得测试掩膜版图形的最佳修正参数值。如此，保证了光学邻近修正模型的物理性，因而所获得的结果更接近实际光学邻近修正，采用上述结果进行光学邻近修正的效果更好。

2）可选方案中，同时对所述光学模型与可变曝光参考阈值的光刻胶模型进行拟合，以获得测试掩膜版图形的最佳修正参数值具体为：同时寻找所述光学模型与光刻胶模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的参数值，即两模型参数在各自可取的范围内，同时以特定步长寻找两模型的光学邻近修正最佳值，换言之，光刻胶模型不依赖并不准确的光学模型搭配固定曝光参考阈值光刻胶模型所获得的光学模型参数，反而在光学模型参数范围内以一定步长逐步寻找在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时光刻胶模型对应的参数值。如此，为如何获得修正所述测试掩膜版图形的最佳参数值提供了一种具体的方案。

3）可选方案中，在2）可选方案基础上，寻找所述光学模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的参数值步骤中，所述光学模型的各参数的步长固定。换言之，光学模型的各参数采用全局寻找的办法（full searchmethod），这是因为光学模型的物理性较弱，采用上述全局寻找办法不会遗漏最佳值。

4）可选方案中，对于3）可选方案，所述光学模型的各参数的步长为将所述各参数在其范围进行若干等份划分所获取的值，如此，为光学模型的各参数的步长提供了一种具体的方案。

5）可选方案中，在2）可选方案基础上，所述光学模型对应的参数至少包括：焦点位置和焦平面位置，这是因为不同的焦点位置和焦平面位置对应不同的光刻胶曝光参考阈值。

6）可选方案中，在2）可选方案基础上，寻找所述光刻胶模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的参数值步骤中，光刻胶模型各参数的步长包括第一步长与第二步长，所述第一步长与第二步长固定且所述第一步长大于所述第二步长，所述寻找过程包括：首先，以第一步长在各参数范围内寻找所述光刻胶模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的各参数的初步值，然后，在各参数的初步值所在的第一步长内，以第二步长寻找所述光刻胶模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的各参数的最终值。换言之，光刻胶模型的各参数采用前置寻找的办法（front searchmethod），这是因为光刻胶模型的物理性较强，采用上述前置寻找办法在保证物理性的前提下，提高了效率。

7）可选方案中，对于6）可选方案，所述光刻胶模型各参数的第一步长为将所述各参数在其范围进行若干等份划分所获取的值，所述光刻胶模型各参数的第二步长为将所述各参数的第一步长进行若干等份划分所获取的值，如此，为光刻胶模型的各参数的步长提供了一种具体的方案。

8）可选方案中，在2）可选方案基础上，所述光学邻近修正模型的误差函数为误差的均方根值（RMS），如此，为误差函数提供了一种具体的方案。

9）可选方案中，在2）可选方案基础上，所述光学邻近修正模型的误差函数为边缘布置误差，如此，为误差函数提供了另外一种具体的方案。除此之外，光学邻近修正模型的误差函数也可以采用现有的误差函数。

10）可选方案中，在2）可选方案基础上，所述光学邻近修正方法是逐步修正测试掩膜版图形的过程，因而在获得两模型的最佳参数值后，还进行：按所述光学模型与光刻胶模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的参数值对所述测试掩膜版图形进行修正。

附图说明

图1是现有技术的光学邻近修正方法的流程图；

图2是本发明实施例的光学邻近修正方法的流程图；

图3是本发明实施例的光学模型的全局寻找办法的示意图；

图4是本发明实施例的光刻胶模型的前置寻找办法的示意图。

具体实施方式

如背景技术中所述，参照图1所示的现有光学邻近修正方法所获取的参数在实际光学邻近修正过程中效果并不理想。经过分析发现其原因为：通过光学模型、以及搭配的固定参照曝光阈值的光刻胶模型（constant thresholdresist model），从而获得光学邻近修正模型在最佳值时对应的光学模型的各参数值只注重数学拟合过程，并未考虑光学邻近修正模型的物理性。换言之，光学模型中的各参数值对应的光刻胶模型的曝光参考阈值并不相同，因而，采用固定曝光参考阈值的光刻胶模型获得的光学邻近修正模型在最佳值时对应的光学模型的各参数值虽然符合数学模拟的最佳值，但并未考虑实际的光刻胶曝光情况。基于上述分析，本发明提出同时对所述光学模型与可变曝光参考阈值的光刻胶模型进行拟合，以获得测试掩膜版图形的最佳修正参数值。如此，保证了光学邻近修正模型的物理性，因而所获得的结果更接近实际光学邻近修正，采用上述结果进行光学邻近修正的效果更好。

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例做详细的说明。

如图2所示，本发明实施例提供的光学邻近修正方法包括：

S11，获取测试掩膜版图形；

S12，根据所述测试掩膜版图形产生光学模型及光刻胶模型，所述光刻胶模型为可变曝光参考阈值的光刻胶模型；

S13，同时寻找所述光学模型与光刻胶模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的参数值；

S14，按所述光学模型与光刻胶模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的参数值对所述测试掩膜版图形进行修正。

以下分别进行介绍。

首先，执行步骤S11，获取测试掩膜版图形。本步骤中，所获取的测试掩膜版图形为用户目标图形的掩膜版图形。可以理解的是，上述掩膜版图形可以为未经光学邻近修正的用户目标图形，也可以为对用户目标图形按照现有光学邻近修正方法修正后的掩膜版图形。

接着，执行步骤S12，根据所述测试掩膜版图形产生光学模型及光刻胶模型，所述光刻胶模型为可变曝光参考阈值的光刻胶模型。

如前所述，对于不同的曝光参数，即光学模型的各参数值，光刻胶对应的曝光参考阈值并不相同，基于上述分析，本发明采用可变曝光参考阈值的光刻胶模型（variable threshold resist model）。

上述光学模型的参数例如为焦点位置和焦平面位置，其它实施例中，光学模型及光刻胶模型的参数为现有的光学邻近修正模型中采用的参数，在此不再赘述。

然后，执行步骤S13，同时寻找所述光学模型与光刻胶模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的参数值。

如前所述，现有技术的步骤S1中，搭配固定参照曝光阈值的光刻胶模型获得的光学邻近修正模型在最佳值时对应的光学模型的各参数值只注重数学拟合过程，并未考虑光学邻近修正模型的物理性，换言之，该通过数学拟合获得的光学模型的各参数值、光刻胶模型的各参数值并非对应实际光学邻近修正模型的最佳值。基于上述分析，本发明提出同时拟合所述光学模型与光刻胶模型，以获得修正所述测试掩膜版图形的最佳参数值，具体地，同时寻找所述光学模型与光刻胶模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的参数值。换言之，光刻胶模型不依赖并不准确的光学模型搭配固定曝光参考阈值光刻胶模型所获得的光学模型参数，反而在光学模型参数范围内以一定步长逐步寻找在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时光刻胶模型对应的参数值。如此，保证了光学邻近修正模型的物理性，因而所获得的结果更接近实际光学邻近修正，采用上述结果进行光学邻近修正的效果更好。

本实施例中，所述光学邻近修正模型的误差函数为误差的均方根值（RMS），其它实施例中，所述光学邻近修正模型的误差函数为边缘布置误差，如此，为误差函数提供了另外一种具体的方案。除此之外，光学邻近修正模型的误差函数也可以采用现有的误差函数。

本实施例中，寻找所述光学模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的参数值步骤中，所述光学模型的各参数的步长固定。换言之，如图3所示，以光学模型的参数为焦点位置Bf和焦平面位置Dfs为例，两参数的步长是各自在其范围进行n等份与m等份的划分所获取的值，两参数的最佳值是通过步进，Dfs1、Dfs2……Dfsm，Bf1、Bf2……Dfsn，获取每个组合对应的光学邻近修正模型的误差函数的值，直至寻找到该误差函数的最小值，即采用全局寻找的办法（full search method），这是因为光学模型的物理性较弱（相对于光刻胶模型而言），采用上述全局寻找办法不会遗漏最佳值。其它实施例中，光学模型的其它各参数的步长也固定，各参数的最佳值也采用全局寻找办法。具体地，各参数的步长为将所述各参数在其范围进行若干等份划分所获取的值，如此，为光学模型的各参数的步长提供了一种具体的方案。

本实施例中，寻找所述光刻胶模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的参数值步骤中，光刻胶模型各参数的步长包括第一步长与第二步长，所述第一步长与第二步长固定且所述第一步长大于所述第二步长，所述寻找过程包括：首先，以第一步长在各参数范围内寻找所述光刻胶模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的各参数初步值，然后，在各参数的初步值所在的第一步长内，以第二步长寻找所述光刻胶模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的各参数的最终值。换言之，如图4所示，参数a、b为光刻胶模型两参数，两参数的第一步长是各自在其范围进行s等份与t等份的划分所获取的值，两参数的最初值是通过步进：a1、a2……as，b1、b2……bt，获取每个组合对应的光学邻近修正模型的误差函数的值，直至寻找到该误差函数的最小值，本实施例中，两参数的最初值是在（a2、b1）步长内。在（a2、b1）步长内，两参数的第二步长为将所述各参数的第一步长进行u等份、v等份划分所获取的值，两参数的最终值是通过步进：a21、a22……a2u，b11、b12……b1v，获取每个组合对应的光学邻近修正模型的误差函数的值，直至寻找到该误差函数的最小值，即各参数采用前置寻找的办法（front search method），这是因为光刻胶模型的物理性较强（相对于光学模型而言），采用上述前置寻找办法在保证物理性的前提下，提高了效率。其它实施例中，光刻胶模型的其它各参数的步长也固定，各参数的最佳值也采用前置寻找办法。具体地，各参数的第一步长为将所述各参数在其范围进行若干等份划分所获取的值，所述光刻胶模型各参数的第二步长为将所述各参数的第一步长进行若干等份划分所获取的值，如此，为光刻胶模型的各参数的步长提供了一种具体的方案。

所述光学邻近修正方法是逐步修正测试掩膜版图形的过程，因而在获得两模型的最佳参数值后，还执行步骤S14，按所述光学模型与光刻胶模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的参数值对所述测试掩膜版图形进行修正。

其它实施例中，同时拟合所述光学模型与光刻胶模型，以获得修正所述测试掩膜版图形的最佳参数值除了本实施例中的同时寻找所述光学模型与光刻胶模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的参数值外，也可以按照其它现有OPC中的其它方法。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种光学邻近修正方法，其特征在于，包括：

获取测试掩膜版图形；

根据所述测试掩膜版图形产生光学模型及光刻胶模型，所述光刻胶模型为可变曝光参考阈值的光刻胶模型；

同时拟合所述光学模型与光刻胶模型，以获得修正所述测试掩膜版图形的最佳参数值。

2.根据权利要求1所述的光学邻近修正方法，其特征在于，同时拟合所述光学模型与光刻胶模型，以获得修正所述测试掩膜版图形的最佳参数值为：同时寻找所述光学模型与光刻胶模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的参数值。

3.根据权利要求2所述的光学邻近修正方法，其特征在于，寻找所述光学模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的参数值步骤中，所述光学模型的各参数的步长固定。

4.根据权利要求3所述的光学邻近修正方法，其特征在于，所述光学模型的各参数的步长为将所述各参数在其范围进行若干等份划分所获取的值。

5.根据权利要求2所述的光学邻近修正方法，其特征在于，所述光学模型对应的参数至少包括：焦点位置和焦平面位置。

6.根据权利要求2所述的光学邻近修正方法，其特征在于，寻找所述光刻胶模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的参数值步骤中，光刻胶模型各参数的步长包括第一步长与第二步长，所述第一步长与第二步长固定且所述第一步长大于所述第二步长，所述寻找过程包括：首先，以第一步长在各参数范围内寻找所述光刻胶模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的各参数的初步值，然后，在各参数的初步值所在的第一步长内，以第二步长寻找所述光刻胶模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的各参数的最终值。

7.根据权利要求6所述的光学邻近修正方法，其特征在于，所述光刻胶模型各参数的第一步长为将所述各参数在其范围进行若干等份划分所获取的值，所述光刻胶模型各参数的第二步长为将所述各参数的第一步长进行若干等份划分所获取的值。

8.根据权利要求2所述的光学邻近修正方法，其特征在于，所述光学邻近修正模型的误差函数为误差的均方根值。

9.根据权利要求2所述的光学邻近修正方法，其特征在于，所述光学邻近修正模型的误差函数为边缘布置误差。

10.根据权利要求2所述的光学邻近修正方法，其特征在于，所述光学邻近修正方法还包括：按所述光学模型与光刻胶模型在光学邻近修正模型的误差函数为最小值时对应的参数值对所述测试掩膜版图形进行修正。