CN104698761B - 基于面积的opc模型校准方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于面积的OPC模型校准方法，包括：提供初始的OPC模型、晶圆图形和形成所述晶圆图形的光刻工艺参数；获取所述晶圆图形的实际面积；将所述晶圆图形和上述光刻工艺参数输入到初始的OPC模型中，得到与晶圆图形相对应的仿真图形，获取所述仿真图形的面积；以晶圆图形的实际面积为基准，对所述初始的OPC模型进行校准，直至所述仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间的相差值小于等于第一预定值。由上述方法校准得到的OPC模型更为准确，可有效提高后续制造导电孔时的良率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种基于面积的OPC模型校准方法。
背景技术
在半导体制造中，随着设计尺寸的不断缩小，光的衍射效应变得越来越明显，它的结果就是最终对设计图形产生的光学影像退化，最终在硅片上经过光刻形成的实际图形变得和设计图形不同，这种现象被称为OPE（Optical Proximity Effect，光学邻近效应）。
为了修正OPE现象，便产生了OPC（Optical Proximity Correction，光学邻近效应修正）。OPC的核心思想就是基于抵消OPE现象的考虑建立OPC模型，根据OPC模型设计光掩模图形，这样虽然光刻后的光刻图形相对应光掩模图形发生了OPC现象，但是由于在根据OPC模型设计光掩模图形时已经考虑了对该现象的抵消，因此，光刻后的光刻图形接近于用户实际希望得到的目标图形。
然而，实际制造过程中，采用现有OPC模型制造出的图形质量仍然有待提高，尤其是在互连结构中形成导电孔（contact）时，存在孔洞遗失（hole missing，如图1所示）或相邻的孔连成一体（via open，如图2所示）的情况，制造良率有待提高。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种基于面积的OPC模型校准方法，提供更为精确的OPC模型，有效提高后续制造导电孔时的良率。
为解决上述问题，本发明提供一种基于面积的OPC模型校准方法，包括：提供初始的OPC模型、晶圆图形、与所述晶圆图形相对应的初始的OPC模型、可读取的晶圆图形文件和形成所述晶圆图形的光刻工艺参数；获取所述晶圆图形的实际面积；将所述晶圆图形文件和上述光刻工艺参数输入到初始的OPC模型中，得到与晶圆图形相对应的仿真图形，获取所述仿真图形的面积；以所述晶圆图形的实际面积为基准，对所述初始的OPC模型进行校准，直至由校准后的OPC模型得到的仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间的相差值小于等于第一预定值，将该校准后的OPC模型作为最终的OPC模型。
可选地，对所述初始的OPC模型进行校准的方法为：修改可调光学模型参数，得到过渡OPC模型，使得由所述过渡OPC模型仿真得到的过渡仿真图形的面积与晶圆图形的实际面积之间的相差值小于等于第二预定值；之后固定所述光学模型参数，校准光刻胶模型参数，得到最终的OPC模型。
可选地，所述可调光学模型参数包括曝光光束焦距、离焦起始点的位置、光瞳衰减半径，光瞳边缘透射率。
可选地，光刻胶模型参数包括反映光刻胶后烘、显影、酸碱中和以及酸碱扩散工艺过程的参数。
可选地，所述光刻工艺参数包括用作曝光的光源发出的光的波长、光源相干因子、数值孔径、光刻胶层的材料、厚度、折射率、透射率。
可选地，所述晶圆图形包括多个子晶圆图形，所述仿真图形包括多个子仿真图形，所述子仿真图形与所述子晶圆图形一一对应，分别比较各子仿真图形的面积和子晶圆图形的实际面积之间的差值；根据各子仿真图形的面积和子晶圆图形之间的实际面积的差值，获取仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间相差值。
可选地，所述仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间相差值为：各子仿真图形和子晶圆图形之间的面积差值的加权均方根。
可选地，对所述初始的OPC模型进行校准的过程中得到多个临时OPC模型，各所述临时OPC模型的仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间的相差值小于等于第一预定值；分别依据各临时OPC模型得到的仿真图形的面积获取该仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间的相差值；比较各相差值，选取与最小的相差值相对应的临时OPC模型作为最终的OPC模型。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明的实施例中在对初始的OPC模型进行校准时，以获取到的晶圆图形的实际面积为基准，有效避免了仿真图形和/或晶圆图形的形状不规则导致的校准不够准确的情况，提高了校准后的OPC模型的准确性，可有效提高后续制造导电孔时的良率。
进一步的，将所述仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间相差值设置为各子仿真图形和子晶圆图形之间的面积差值的加权均方根。由于充分考虑了各子晶圆图形在晶圆图形中所占的权重，因此，校准得到的OPC模型能够更加全面准确。
更进一步的，对所述初始的OPC模型进行校准的过程中得到多个临时OPC模型，通过比较各临时OPC模型的仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间的相差值，确定最终的OPC模型。所述OPC模型的准确性更高，更有利于提高导电孔的良率。
附图说明
图1示出了现有技术制造出的导电孔遗失的示意图；
图2示出了现有技术制造出的相邻导电孔连成一体的示意图；
图3示出了规则的导电孔和不规则形状的导电孔的对比示意图；
图4示出了本发明实施例的基于面积的OPC模型校准方法的流程示意图；
图5为本发明实施例的光学透镜系统的结构示意图；
图6示出了采用基于面积的OPC模型校准方法得到的OPC模型实际制造出的光刻图形与采用基于直径的OPC模型校准方法得到的OPC模型实际制造出的光刻图形的对比示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述，采用现有技术的OPC模型制造出的图形质量仍然有待提高，后续在制造互连结构中的导电孔时，良率低。
经研究发现，现有技术的OPC模型校准方法中，对于导电孔图形，通常采用以晶圆图形的直径为基准，比较由初始的OPC模型得到的与晶圆图形相对应的仿真图形的直径，对所述初始的OPC模型进行校准得到最终的OPC模型。由于先前的工艺中晶圆图形通常为规则的圆形（如图3中实线所示），因此采用此种校准方法可较好的满足用户需求。
然而，随着工艺节点的进一步缩小，为了在单位面积的互连结构内制造更高密度的导电孔，需要进一步缩小导电孔的直径。当导电孔的直径缩小到一定程度后，受光刻工艺的限制，依据测试图形曝光显影得到的晶圆图形由规则的圆形变成了不规则的形状（如图3中虚线所示）。很明显，采用先前的比较直径的方式并无法准确的反映晶圆图形的信息，由于晶圆图形后续作为OPC校准时的参考基准，获取到的晶圆图形的准确性直接关系到后续校准的OPC模型是否准确，从而进一步影响到后续制造的导电孔的良率。
经过进一步研究发现，当晶圆图形变为不规则形状时，以晶圆图形的实际面积为参考基准对初始的OPC模型进行校准，可得到更为准确的OPC模型，有利于提高制造导电孔的良率。
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。
请参考图4，图4示出了本发明实施例中基于面积的OPC模型校准方法的流程示意图，包括：
步骤S201，提供初始的OPC模型、晶圆图形、与所述晶圆图形相对应的初始的OPC模型、可读取的晶圆图形文件和形成所述晶圆图形的光刻工艺参数；
步骤S202，获取所述晶圆图形的实际面积；
步骤S203，将所述晶圆图形文件和上述光刻工艺参数输入到初始的OPC模型中，得到与晶圆图形相对应的仿真图形，获取所述仿真图形的面积；
步骤S204，以晶圆图形的实际面积为基准，对所述初始的OPC模型进行校准，直至由校准后的OPC模型得到的仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间的相差值小于等于第一预定值，将该校准后的OPC模型作为最终的OPC模型。
具体地，请参考图5，所述晶圆图形后续用于校准初始的OPC模型，其形成方法为：将测试掩模板301放置在光源300下方；将形成于测试晶圆304上的光刻胶层303放置在光学透镜系统302下方；经曝光、显影在测试晶圆304表面形成晶圆图形。如前文所述，随着工艺节点的进一步缩小，受光刻工艺限制，形成于测试晶圆304上的晶圆图形由规则形状变为不规则形状。在本发明的实施例中，所述晶圆图形为导电孔图形，用于在后端制程中作为导电孔或导电插塞。
所述晶圆图形文件为初始的OPC模型可以读取的文件，用于后续输入到初始的OPC模型中形成仿真图形。本发明的实施例中，所述晶圆图形文件的类型为本领域常用的类型，例如gds格式的文件。
所述形成所述晶圆图形的光刻工艺参数为前述曝光、显影在测试晶圆304上形成晶圆图形时的光刻工艺参数，通常根据客户需求或当前工艺水平确定，且依据光刻工艺参数可以建立初始的OPC模型。所述光刻工艺参数包括：用作曝光的光源发出的光的波长（λ）、光源相干因子（σ）、数值孔径（NA）、光刻胶层的材料、厚度、折射率、透射率以及光刻胶叠层（film stack）的材料、厚度、折射率、透射率等。其中，所述光源相干因子与光源的大小、类型以及形状等因素相关。所述初始的OPC模型的具体建立方法为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
如前文所述，经研究发现，当晶圆图形变为不规则形状时，后续以晶圆图形的实际面积为参考基准对初始的OPC模型进行校准，可得到更为准确的OPC模型，有利于提高制造导电孔的良率。因此，在对初始的OPC模型进行校准前，需要获取所述晶圆图形的实际面积。
所述晶圆图形的实际面积可通过任何能够准确读取微小图形面积的工具获得，在本发明的实施例中，所述晶圆图形的实际面积可通过电子显微镜（CDSEM）读取。
在获取所述晶圆图形的实际面积后，还包括：将所述晶圆图形文件和上述光刻工艺参数输入到初始的OPC模型中，得到与晶圆图形相对应的仿真图形，获取所述仿真图形的面积。事实上，所述本领域技术人员知道，如何获得上述仿真图形，其具体过程不再赘述。并且，本发明的实施例中，所述仿真图形的面积也可以由初始的OPC模型中直接读取。
在获取到晶圆图形的实际面积和仿真图形的面积后，则正式开始初始的OPC模型的校准步骤。本发明的实施例中先对光学模型参数进行修改，得到过渡OPC模型，然后再对光刻胶模型参数进行校准，得到最终的OPC模型。本发明的实施例中，对所述初始的OPC模型进行校准的方法为：修改可调光学模型参数，得到过渡OPC模型，使得由所述过渡OPC模型仿真得到的过渡仿真图形的面积与晶圆图形的实际面积之间的相差值小于等于第二预定值；之后固定所述可调光学模型参数，校准光刻胶模型参数，得到最终的OPC模型，由所述最终的OPC模型得到的仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间的相差值小于等于第一预定值。
其中，所述光学模型可调参数包括曝光光束焦距（Beam Focus）、离焦起始点的位置（Defocus_Start）、光瞳衰减半径，光瞳边缘透射率等；所述光刻胶模型包括EDA软件公司提供的不同光刻胶模型制式，一般包括反映后烘（PEB）、显影、酸碱中和以及酸碱扩散等过程的参数。
所述过渡OPC模型仿真得到的过渡仿真图形的面积与晶圆图形的实际面积相差之间的相差值为过渡仿真图形的面积与晶圆图形的实际面积差值的均方根，或者为过渡仿真图形的面积与晶圆图形的实际面积差值，或者由其他可准确反映出两者区别的数学式计算得出；同理，所述最终的OPC模型得到的仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间的相差值为仿真图形的面积与晶圆图形的实际面积差值的均方根，或者为仿真图形的面积与晶圆图形的实际面积差值，或者由其他可准确反映出两者区别的数学式计算得出。并且，所述第二预定值小于所述第一预定值，可实现逐步校准。
在本发明实施例中，为得到更为精确的OPC模型，所述过渡仿真图形的面积与晶圆图形的实际面积相差之间的相差值为：过渡仿真图形的面积与晶圆图形的实际面积差值的均方根；所述仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间的相差值为：仿真图形的面积与晶圆图形的实际面积差值的均方根。
考虑到实际中，所述晶圆图形包括多个子晶圆图形，所述仿真图形包括多个子仿真图形，所述子仿真图形与所述子晶圆图形一一对应。在进行OPC模型校准时，包括：分别比较各子仿真图形的面积和子晶圆图形的实际面积之间的差值；根据各子仿真图形的面积和子晶圆图形之间的实际面积的差值，获取仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间相差值。
其中，所述仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间相差值为：各子仿真图形和子晶圆图形之间的面积差值的加权均方根（error weighted root meansquare）；或者各子仿真图形和子晶圆图形之间的面积差值的平均值。
为便于理解本发明的实施例，特举例进行示范性说明。例如，所述晶圆图形包括n各子晶圆图形，具体为：第一子晶圆图形、第二子晶圆图形……第n子晶圆图形，所述第一子晶圆图形、第二子晶圆图形……第n子晶圆图形分别对应于面积S1、S2……Sn，w1为第一子晶圆图形在晶圆图形中所占的权重，w2为第二子晶圆图形在晶圆图形中所占的权重，……，wn为第二子晶圆图形在晶圆图形中所占的权重。所述仿真图形包括n个对应的子仿真图形，具体为第一子仿真图形、第二子仿真图形……第n子仿真图形，所述第一子仿真图形、第二子仿真图形……第n子仿真图形的面积分别为s1、s2……sn。那么，所述仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间相差值为：{[w1（S1-s1）2+w2（S2-s2）2+……+wn（Sn-sn）2]/(w1+w2+…wn)}1/2。由于在计算上述相差值时考虑了各子晶圆图形在晶圆图形中所占的权重，即重要性，有助于得到更为全面精确的OPC模型。需要说明的是，所述仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间相差值还可以为其他的计算方式，只要能够准确的反映两者的区别即可，在此不再赘述。
考虑到实际中，校准后可得到多个临时OPC模型，各所述临时OPC模型的仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间的相差值均小于等于第一预定值。为了能够得到最准确的OPC模型，通常还包括以下步骤：分别在各临时OPC模型下进行模拟仿真，获取各所述临时OPC模型的仿真图形的面积；分别依据各临时OPC模型得到的仿真图形的面积获取该仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间的相差值；比较各相差值，选取与最小的相差值相对应的临时OPC模型作为最终的OPC模型。
上述步骤完成后，本发明实施例的基于面积的OPC模型校准结束，为进一步说明技术效果，特将采用基于面积的OPC模型校准方法得到的OPC模型实际制造出的光刻图形与采用基于直径的OPC模型校准方法得到的OPC模型实际制造出的光刻图形进行了对比，具体请参考图6。
其中，X坐标代表了实际制造出的光刻图形中取样点的位置；Y坐标代表了实际制造出的光刻图形在取样点处与对应的目标导电图形之间的偏差。并且，所述实线部分为采用本发明实施例的基于面积的OPC模型校准方式获得的实际制造出的光刻图形与对应的目标导电图形之间的偏差分布；所述虚线部分为采用现有技术中基于直径的OPC模型校准方式实际制造出的光刻图形与对应的目标导电图形之间的偏差分布。由图6可以看出，采用基于面积的OPC模型校准方式能够获得更加准确的OPC模型，提高后续在制造用户所需的导电孔时的良率。
综上，本发明的实施例中在对初始的OPC模型进行校准时，以获取到的晶圆图形的实际面积为基准，有效避免了仿真图形和/或晶圆图形的形状不规则导致的校准不够准确的情况，提高了校准后的OPC模型的准确性，可有效提高后续制造导电孔时的良率。
进一步的，将所述仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间相差值设置为各子仿真图形和子晶圆图形之间的面积差值的加权均方根。由于充分考虑了各子晶圆图形在晶圆图形中所占的权重，因此，校准得到的OPC模型能够更加全面准确。
更进一步的，对所述初始的OPC模型进行校准的过程中得到多个临时OPC模型，通过比较各临时OPC模型的仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间的相差值，确定最终的OPC模型。所述OPC模型的准确性更高，更有利于提高导电孔的良率。
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 (7)
1.一种基于面积的OPC模型校准方法，其特征在于，包括：
提供初始的OPC模型、晶圆图形、与所述晶圆图形相对应的初始的OPC模型、可读取的晶圆图形文件和形成所述晶圆图形的光刻工艺参数；
获取所述晶圆图形的实际面积；
将所述晶圆图形文件和上述光刻工艺参数输入到初始的OPC模型中，得到与晶圆图形相对应的仿真图形，获取所述仿真图形的面积；
以所述晶圆图形的实际面积为基准，对所述初始的OPC模型进行校准，直至由校准后的OPC模型得到的仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间的相差值小于等于第一预定值，将该校准后的OPC模型作为最终的OPC模型；
对所述初始的OPC模型进行校准的方法为：修改可调光学模型参数，得到过渡OPC模型，使得由所述过渡OPC模型仿真得到的过渡仿真图形的面积与晶圆图形的实际面积之间的相差值小于等于第二预定值，所述第二预定值大于第一预定值；之后固定所述可调光学模型参数，校准光刻胶模型参数，得到最终的OPC模型。
2.如权利要求1所述的基于面积的OPC模型校准方法，其特征在于，所述可调光学模型参数包括曝光光束焦距、离焦起始点的位置、光瞳衰减半径，光瞳边缘透射率。
3.如权利要求1所述的基于面积的OPC模型校准方法，其特征在于，所述光刻胶模型参数包括反映光刻胶后烘、显影、酸碱中和以及酸碱扩散工艺过程的参数。
4.如权利要求1所述的基于面积的OPC模型校准方法，其特征在于，所述光刻工艺参数包括用作曝光的光源发出的光的波长、光源相干因子、数值孔径、光刻胶层的材料、厚度、折射率、透射率。
5.如权利要求1所述的基于面积的OPC模型校准方法，其特征在于，所述晶圆图形包括多个子晶圆图形，所述仿真图形包括多个子仿真图形，所述子仿真图形与所述子晶圆图形一一对应，分别比较各子仿真图形的面积和子晶圆图形的实际面积之间的差值；根据各子仿真图形的面积和子晶圆图形之间的实际面积的差值，获取仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间相差值。
6.如权利要求5所述的基于面积的OPC模型校准方法，其特征在于，所述仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间相差值为：各子仿真图形和子晶圆图形之间的面积差值的加权均方根。
7.如权利要求1所述的基于面积的OPC模型校准方法，其特征在于，对所述初始的OPC模型进行校准的过程中得到多个临时OPC模型，各所述临时OPC模型的仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间的相差值小于等于第一预定值；分别依据各临时OPC模型得到的仿真图形的面积获取该仿真图形的面积与对应的晶圆图形的实际面积之间的相差值；比较各相差值，选取与最小的相差值相对应的临时OPC模型作为最终的OPC模型。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |