CN104865788A

CN104865788A - 一种光刻版图opc方法

Info

Publication number: CN104865788A
Application number: CN201510309042.8A
Authority: CN
Inventors: 金晓亮; 钟政; 袁春雨
Original assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2015-06-07
Filing date: 2015-06-07
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2035-06-07
Also published as: CN104865788B

Abstract

本发明提供一种光刻版图OPC方法，通过网格采样的方式提取了光刻版图的轮廓，同时使用网格对光刻版图的轮廓线进行分段，并利用采样网格的多个格点的向量提取了每段轮廓线段的修正参考点向量，由此提高了提取光刻版图的特征向量时的准确性，优化了后续OPC过程的初始值，减小了图像特征提取误差对OPC掩膜版准确性的影响，提高了光刻版图OPC效率，使得最终在硅片上形成的图像失真更小。

Description

一种光刻版图OPC方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种光刻版图OPC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)，关键尺寸的大小从最初的125微米发展到现在的0.13微米，甚至更小，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，首先需要将目标电路结构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(wafer)上。但是，由于光波的性质和实际投影曝光系统的问题，会有衍射受限或者成像系统的非线性滤波造成严重的能量损失，即光学近似效应(Optical Proximity Effect，OPE)，从而不可避免的就会使得在将掩膜版上的图案转移到硅片的过程中会发生失真现象，如拐角圆化、线端缩进、线宽不一致或者纹波等，如果不消除这种失真现象会导致硅片(wafer)上的图像变形(distort)，尤其是对于0.18μm以下工艺阶段，这种失真的影响将非常巨大，甚至会造成整个制造技术的失败。为了避免这种情况发生，业界采用光学近似修正(Optical Proximity Correction，OPC)方法，请参考图1所示，该方法具体包括：首先，提取待成型在掩膜版上的图案(目标图案)的特征向量，识别目标图案的边缘结构；然后根据宽度和间距约束(即基于规则的OPC)或者是通过使用紧凑的模型动态仿真(即基于模型的OPC)的结果预先计算出一个查找表；接着，根据这个查找表来对目标图案的边缘进行预先的修正(移动边缘或者或在边缘外添加额外的多边形)，使得修改补偿的量正好能够补偿OPE效应所带来的缺失部分，获得一个OPC图案；然后，将该OPC图案通过特定设备复制到掩膜版，形成OPC掩膜版；最后，通过光刻设备产生特定波长的光将OPC掩膜版上的图案结构复制到生产芯片的硅片(wafer)上，由此在wafer上形成的图像基本上与目标图案相同。

由此可见，在OPC技术中，提取的目标图案的特征向量是后期OPC深度机器学习和大数据挖掘的基础，因此，提高目标图案的特征向量的提取准确性，可以优化OPC的初始值，提高OPC效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光刻版图OPC方法，能够提高OPC识别光刻版图的精度和速度，优化OPC的初始值，提高OPC效率。

为解决上述问题，本发明提出一种光刻版图OPC方法，包括：

建立覆盖待OPC的光刻版图的整个区域的采样网格，所述采样网格的格点间隔根据光刻版图的工艺设计规则定义；

对所述光刻版图进行格点处卷积，获得所述光刻版图的边缘轮廓图像，每个格点处的卷积范围覆盖以格点为中心的对称区域；

建立直角坐标系，生成每个格点在所述直角坐标系中的向量；

以采样网格对所述边缘轮廓图像的轮廓线进行分段，并根据与每段轮廓线段相邻的多个格点的向量生成每段轮廓线段的修正参考点向量；

以所述每段轮廓线段的修正参考点向量为参考依据，对所述边缘轮廓图像进行基于规则的OPC处理和/或基于模型的OPC处理，获得OPC版图。

进一步的，所述光刻版图的工艺设计规则包括最小线宽或最小线间距。

进一步的，所述格点间隔与所述工艺设计规则中的最小线宽或最小线间距相同。

进一步的，进行格点处卷积时，选取中心轴对称的二维函数做卷积核。

进一步的，选取落在所述边缘轮廓图像的轮廓上、所述轮廓包围区域内以及所述轮廓外侧最近邻的所有格点，生成选取的各个格点在所述直角坐标系中的向量。

进一步的，通过构成每段轮廓线段所在的网格的4个格点的向量生成每段轮廓线段的修正参考点向量。

进一步的，设每段轮廓线段所在的网格的4个格点的向量为(Hi，Vi)，i＝1、2、3、4，则每段轮廓线段的修正参考点向量(H’，V’)计算公式为：

H^{'} = Σ_{i = 1}^{4} H_{i} \cdot W_{i}, V^{'} = Σ_{i = 1}^{4} V_{i} \cdot W_{i},

其中W_i为修正参考点与所述4个格点的距离权重系数。

进一步的，所述距离权重系数为Manhattan距离权重系数或三次样条函数距离权重系数。

进一步的，通过构成每段轮廓线段所在的网格的2个格点或3个格点的向量生成每段轮廓线段的修正参考点向量。

与现有技术相比，本发明的光刻版图OPC方法，通过网格采样的方式提取了光刻版图的轮廓，同时使用网格对光刻版图的轮廓线进行分段，并利用采样网格的多个格点的向量提取了每段轮廓线段的修正参考点向量，由此提高了提取光刻版图的特征向量时的准确性，优化了后续OPC过程的初始值，减小了图像特征提取误差对OPC掩膜版准确性的影响，提高了光刻版图OPC效率，使得最终在硅片上形成的图像失真更小。

附图说明

图1是本发明具体实施例的光刻版图OPC方法流程图；

图2A至2D是图1所示的方法流程中的图像处理示意图；

图3A至3B是本发明具体实施例采用的格点卷积核函数。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明，然而，本发明可以用不同的形式实现，不应只是局限在所述的实施例。

请参考图1，本发明提出一种光刻版图OPC方法，包括：

S1，建立覆盖待OPC的光刻版图的整个区域的采样网格，所述采样网格的格点间隔根据光刻版图的工艺设计规则定义；

S2，对所述光刻版图进行格点处卷积，获得所述光刻版图的边缘轮廓图像，每个格点处的卷积范围覆盖以格点为中心的对称区域；

S3，建立直角坐标系，生成每个格点在所述直角坐标系中的向量；

S4，以采样网格对所述边缘轮廓图像的轮廓线进行分段，并根据与每段轮廓线段相邻的多个格点的向量生成每段轮廓线段的修正参考点向量；

S5，以所述每段轮廓线段的修正参考点向量为参考依据，对所述边缘轮廓图像进行基于规则的OPC处理和/或基于模型的OPC处理，获得OPC版图。

请参考图2A，在步骤S1中，本实施例提供的待OPC的光刻版图共分为5个子版图111、112、12、131、132，建立的采样网格20覆盖待OPC的光刻版图的整个区域，即覆盖5个子版图111、112、12、131、132，且采样网格20的格点间隔取决于光刻版图的最小线宽或最小线间距等工艺设计规则，例如最小线宽为100nm，可以定义采样网格的格点间隔W可以为100nm，也可以小于100nm。采样网格20的覆盖总长由光刻版图的工艺特征决定，一般为600nm到1000nm。

请参考图2B，在步骤S2中，对各个格点处进行卷积，可以将光刻版图离散化为边缘轮廓图像，本实施例中，选取图3A或图3B所示的中心轴对称的二维函数K1、K2做卷积核，每个格点出的卷积范围均覆盖以该格点为中心的对称区域，例如2B中格点201处的卷积范围为以格点201为中心的对称区域2011，从而将5个子版图分别散化为5个子边缘轮廓图像211、212、22、231、232。由此步骤可见，格点越密集，转化的边缘轮廓图像的轮廓线被采样网格切分后的轮廓线段越短，后续提取的轮廓线段的参考点向量越精准。

请参考图2C，在步骤S3中，在采样网格中建立直角坐标系(H，V)，以获得每个格点的向量的水平分量和垂直分量。直角坐标系的原点优选的落在某个格点上，该格点可以是版图内部的格点，也可以是版图外部的格点，由此可以快速计算出采样网格20的每个格点的向量(H,V)，因为每个格点的向量的水平分量对应于直角坐标系水平轴上离开原点的格点个数，垂直分量对应于直角坐标系垂直轴上离开原点的格点个数。优选的，为了去除数据噪声，提高计算速度和效率，只将用于成像边缘轮廓图像的格点的向量计算出来，即选取落在所述边缘轮廓图像的轮廓上、所述轮廓包围区域内以及所述轮廓外侧最近邻的所有格点，进行格点向量提取，选取这些格点及其向量是用于后续计算OPC参考点向量的有效数据。选取的所有格点的横跨距离和纵跨距离取决于光刻版图的工艺特征，一般为600nm到1000nm。

请参考图2D，在步骤S4中，本实施例中，以采样网格对所述边缘轮廓图像的轮廓线进行分段，每个轮廓线段均有一个修正参考点，OPC处理过程的实质是以每个轮廓线段的修正参考点向量为参考，对每段轮廓线段进行修正(移动轮廓线段或者在轮廓线段添加额外的多边形)。本步骤中依据与每段轮廓线段相邻的多个格点的向量来提取每个轮廓线段的修正参考点向量，来优化OPC初始值，提高OPC精度和效率，例如可以通过构成每段轮廓线段所在的网格的4个格点的向量生成每段轮廓线段的修正参考点向量，若设每段轮廓线段所在的网格的4个格点的向量为(Hi，Vi)，i＝1、2、3、4，则每段轮廓线段的修正参考点向量(H’，V’)计算公式为：

H^{'} = Σ_{i = 1}^{4} H_{i} \cdot W_{i}, V^{'} = Σ_{i = 1}^{4} V_{i} \cdot W_{i},

其中W_i为修正参考点与所述4个格点的距离权重系数。该距离权重系数可以为Manhattan距离权重系数或三次样条函数距离权重系数，Manhattan距离就是任一修正参考点与其相邻的上下左右四个方向的格点的距离。

如图2D中，表征轮廓线段202的修正参考点203的向量可以通过轮廓线段202所在的网格的4个格点a₁、a₂、a₃、a₄的向量合成来获得。

在本发明的其他实施例中，也可以通过构成每段轮廓线段所在的网格的2个格点或3个格点的向量生成每段轮廓线段的修正参考点向量，例如当轮廓线段为采样网格的网格线段时，修正参考点也在网格线段上，因此可以直接选取作为该网格线段端点的两个格点的向量生成该段轮廓线段的修正参考点向量；当轮廓线段为采样网格的一个网格的对角线时，可以直接选取该网格的3个格点的向量生成该段轮廓线段的修正参考点向量。

在步骤S5中，首先，将步骤S4最终获得的每段轮廓线段的修正参考点的向量，即是待成型的光刻版图的特征向量，作为OPC系统的初始值，能够表征光刻版图的边缘轮廓线结构，同时输入光刻机、光刻胶等工艺参数以及图形的修正精度要求作为另一部分的初始值；然后，OPC系统根据各类型图形对硅片性能的影响对边缘轮廓图像中的各个子边缘轮廓图像进行分类处理；接着调用基于规则的OPC算法模块或者基于模型的OPC算法模块，按分类类别对每个子边缘轮廓图像进行修正(移动轮廓线段或者或在轮廓线段外添加额外的多边形)，使得修改补偿的量正好能够补偿OPE效应所带来的缺失部分，获得一个OPC版图。例如OPC系统将图2D中的5个子边缘轮廓图像211、212、22、231、232分为三类：一类是子边缘轮廓图像211、212，一类是子边缘轮廓图像22，一类是子边缘轮廓图像231、232，调用基于规则的OPC算法进行OPC处理时，子边缘轮廓图像211、212的每段轮廓线以其各自的修正参考点向量为参考并按照规则1修正，子边缘轮廓图像22的每段轮廓线以其各自的修正参考点向量为参考并按照规则2修正，子边缘轮廓图像231、232的每段轮廓线以其各自的修正参考点向量为参考并按照规则3修正。

由上述步骤获得的OPC版图可以进一步通过特定设备可以复制到掩膜版，形成OPC掩膜版，然后通过光刻设备产生特定波长的光将OPC掩膜版上的OPC版图复制到生产芯片的硅片(wafer)上，由于轮廓线修正量与OPE效应相抵消，所以在硅片上形成的图案基本上与光刻板图的图案相同。

综上所述，本发明的光刻版图OPC方法，通过网格采样的方式提取了光刻版图的轮廓，同时使用网格对光刻版图的轮廓线进行分段，并利用采样网格的多个格点的向量提取了每段轮廓线段的修正参考点向量，由此提高了提取光刻版图的特征向量时的准确性，优化了后续OPC过程的初始值，减小了图像特征提取误差对OPC掩膜版准确性的影响，提高了光刻版图OPC效率，使得最终在硅片上形成的图像失真更小。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种光刻版图OPC方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的光刻版图OPC方法，其特征在于，所述光刻版图的工艺设计规则包括最小线宽或最小线间距。

3.如权利要求1或2所述的光刻版图OPC方法，其特征在于，所述格点间隔与所述工艺设计规则中的最小线宽或最小线间距相同。

4.如权利要求1所述的光刻版图OPC方法，其特征在于，进行格点处卷积时，选取中心轴对称的二维函数做卷积核。

5.如权利要求1所述的光刻版图OPC方法，其特征在于，选取落在所述边缘轮廓图像的轮廓上、所述轮廓包围区域内以及所述轮廓外侧最近邻的所有格点，生成选取的各个格点在所述直角坐标系中的向量。

6.如权利要求1所述的光刻版图OPC方法，其特征在于，通过构成每段轮廓线段所在的网格的4个格点的向量生成每段轮廓线段的修正参考点向量。

7.如权利要求6所述的光刻版图OPC方法，其特征在于，设每段轮廓线段所在的网格的4个格点的向量为(Hi，Vi)，i＝1、2、3、4，则每段轮廓线段的修正参考点向量(H’，V’)计算公式为：

其中W_i为修正参考点与所述4个格点的距离权重系数。

8.如权利要求7所述的光刻版图OPC方法，其特征在于，所述距离权重系数为Manhattan距离权重系数或三次样条函数距离权重系数。

9.如权利要求1所述的光刻版图OPC方法，其特征在于，通过构成每段轮廓线段所在的网格的2个格点或3个格点的向量生成每段轮廓线段的修正参考点向量。