CN105223771B - 一种光学邻近效应修正模型的优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出的一种光学邻近效应修正模型的优化方法，选出焦距敏感图形，对焦距敏感图形使用严谨的光阻仿真器进行模拟获得其光阻高度数据，量测出临界尺寸优化光学邻近效应修正光学模型和光学邻近效应修正光阻模型，使得整个模型对由于三维效应而失效的图形有很好的预测能力，同时相对于严谨的光阻仿真器模型具有更快的速度，能满足32nm节点及更高节点整个版图设计的光学邻近效应修正和验证的需求。

Description

一种光学邻近效应修正模型的优化方法
技术领域
本发明涉及半导体良率提升领域，尤其涉及一种光学邻近效应修正模型的优化方法。
背景技术
随着半导体制造技术进入32nm节点及以下，光阻的三维效应变得至关重要的；传统的光学邻近效应修正模型只考虑两维的效应(横向扩散)，忽略光阻的高度变化(垂直扩散)，认为其值近似为零，导致其对三维效应的预测精度有限；虽然严谨的光阻仿真器可以模拟三维效应，但是其运算速度不能满足整个版图设计的光学邻近效应修正及验证；人们需要一个即能精确预测三维效应又能满足整个版图设计光学邻近效应修正需要的计算速度的光学邻近效应修正模型。
如图例1中所示是一个三维效应引起的工艺热点，图1(a)为实际硅片的SEM图像，我们可以看到图形已经连接起来了；图1(b)是传统的光学邻近效应修正模型的模拟结果，其模拟轮廓线显示图形为完整的，没有任何工艺热点，不会导致后续的蚀刻失效；从上述示例我们看到传统的工艺模型不能精确地捕获三维效应引起的工艺热点。
发明内容
针对上述问题，本发明涉及一种光学邻近效应修正模型的优化方法，其特征在于，包括：
S1：从初始的光学邻近效应修正模型和模型测试图形中选出焦距敏感图形；
S2：对所述焦距敏感图形使用严谨的光阻仿真器进行模拟，获得所述焦距敏感图形光阻高度数据；
S3：使用所述高度数据和扫描电子显微镜量测临界尺寸优化光学邻近效应修正光学模型和光学邻近效应修正光阻模型；
上述的方法，其中，所述选取焦距敏感图形的方法包括：
S1：调整初始的光学邻近效应修正光学模型的光束焦距来拟合光刻机的散焦，其中至少要5个实际焦平面数据且其范围为1.1～1.2倍工艺窗口需要的焦深，光阻模型使用一个简单的常阈值模型；
S2：拟合使用的设计图形为符合最小设计规则的孤立线；
上述的方法，其中，所述焦距敏感图形的模拟焦深小于1.1倍工艺窗口需要的焦深。
上述的方法，其中，所述优化光学邻近校正模型的特征包括：
不同图形使用不同的光阻高度数据，对于焦距敏感图形使用严谨的光阻仿真器进行模拟获得其光阻高度，其它图形使用工艺中实际光阻厚度即不考虑光阻顶层损失；
引入一个核函数来卷积垂直方向的光强，用来表征垂直扩散，其独立于横向扩散，与特定边界条件有关，这个特定边界条件可以用来表征来自显影的光阻损失；
优化的目标值除了最小化临界尺寸模拟均方差还有光阻高度模拟均方差。
上述的方法，其中，所述光学邻近校正模型的特征还包括：
与严谨的光阻仿真器模型相匹配的模拟精度，计算速度能满足整个版图设计的光学邻近校正和验证需求；
有益效果，本发明提出的一种光学邻近效应修正模型的优化方法，选出焦距敏感图形，对焦距敏感图形使用严谨的光阻仿真器进行模拟获得其光阻高度数据，量测出临界尺寸优化光学邻近效应修正光学模型和光学邻近效应修正光阻模型，使得整个模型对由于三维效应而失效的图形有很好的预测能力，同时相对于严谨的光阻仿真器模型具有更快的速度，能满足32nm节点及更高节点整个版图设计的光学邻近效应修正和验证的需求。
附图说明
图1是现有技术光学临近效应修正模型模拟结果的示例图。
图2是本发明一种光学邻近效应修正模型的优化方法的流程图。
图3是本发明模型测试图的焦深检查的工作原理图。
图4是本发明使用模拟光阻厚度数据来优化OPC(Optical Proximity Correction光学临近修正效应，简称OPC)模型的方法的流程图。
图5是本发明严谨的光阻仿真器Prolith的模拟结果图。
图6是现有技术经本发明的方法优化后的光学临近效应修正模型的模拟结果的示例图。
具体实施方式
本发明涉及一种光学邻近效应修正模型的优化方法，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
如图2所示，一种光学邻近效应修正模型的优化方法，包括：
S1：从初始的光学邻近效应修正模型和模型测试图形中选出焦距敏感图形；
S2：对所述焦距敏感图形使用严谨的光阻仿真器进行模拟，获得所述焦距敏感图形光阻高度数据；
S3：使用所述高度数据和扫描电子显微镜量测临界尺寸优化光学邻近效应修正光学模型和光学邻近效应修正光阻模型；
上述的方法，其中，所述选取焦距敏感图形的方法包括：
S1：调整初始的光学邻近效应修正光学模型的光束焦距来拟合光刻机的散焦，其中至少要5个实际焦平面数据且其范围为1.1～1.2倍工艺窗口需要的焦深，光阻模型使用一个简单的常阈值模型；
S2：拟合使用的设计图形为符合最小设计规则的孤立线；
上述的方法，其中，所述焦距敏感图形的模拟焦深小于1.1倍工艺窗口需要的焦深。
上述的方法，其中，所述优化光学邻近校正模型的特征包括：
不同图形使用不同的光阻高度数据，对于焦距敏感图形使用严谨的光阻仿真器进行模拟获得其光阻高度，其它图形使用工艺中实际光阻厚度即不考虑光阻顶层损失；
引入一个核函数来卷积垂直方向的光强，用来表征垂直扩散，其独立于横向扩散，与特定边界条件有关，这个特定边界条件可以用来表征来自显影的光阻损失；
优化的目标值除了最小化临界尺寸模拟均方差还有光阻高度模拟均方差。
上述的方法，其中，所述光学邻近校正模型的特征还包括：
与严谨的光阻仿真器模型相匹配的模拟精度，计算速度能满足整个版图设计的光学邻近校正和验证需求；
如图2所示，该实施例使用初始的光学邻近效应修正模型来计算模型测试图形的焦深；
模拟焦深小于1.1倍工艺窗口需要的焦深的图形作为焦距敏感图形；这里的模型测试图形与传统光学邻近效应修正模型建立过程中使用的图形相同,只选取符合最小设计规则的图形。我们使用严谨的光阻仿真器模拟上述焦距敏感图形，获得其显影后的模拟光阻厚度数据；运用上述数据以及电子显微镜量测临界尺寸来优化光学邻近效应修正模型，具体方法和细节见图4，获得优化后的光学邻近效应修正模型，它对由于三维效应而失效的图形有很好的预测能力，同时相对于严谨的光阻仿真器模型具有更快的速度，能满足整个设计图形的光学邻近效应修正需求。
学邻近效应校正光学模型中光束聚焦和散焦开始分别代表代表了图像在空气中和光阻中的成像平面位置，所以光束聚焦对应的是光刻机中的散焦设置，散焦开始平面对应的是临界尺寸在光阻中的量测位置。该实施例通过改变初始的光学模型的光束聚焦值来拟合实际光刻机中的聚焦设置变化，得到简化的散焦光学模型。其中，至少需要5个实际焦平面数据且其范围为1.1～1.2倍工艺窗口需要的焦深。焦深拟合使用的设计图形为符合最小设计规则的孤立线。这样我们得到5个光学邻近效应修正光学模型分别代表实际光刻机中的BF/BF-0.6DOF/BF-1.2DOF/BF+0.6DOF/BF+1.2DOF的设置；结合一个简单的常阈值模型光阻模型，对模型测试图形进行焦深检查，选取出模拟焦深小于1.1倍工艺窗口需要的焦深的图形作为焦距敏感图形；其工作原理见图3。
如图3所示，软件用5个光学临近效应修正模型得到测试图形的5个临界尺寸值及其对应的焦距，就可以算出拟合的泊松曲线的a/b/c以及工艺目标值范围对应的焦距值T1/T2，最后可以计算出模拟的焦深为|T2-T1|。基于上述原理我们可以对模型测试图形进行焦深检查，获得焦距敏感图形。
如图4所示，该实施例使用光学文件/光阻高度数据和电子显微镜临界尺寸数据结合光学邻近效应修正模型测试图形，来校正光学邻近效应修正光学模型。在这里，光阻厚度数据分为两部分，分别焦距敏感图形的模拟值(严谨的光阻仿真器模拟结果)以及非敏感图形的统一定值(实际工艺光阻厚度)；电子显微镜临界尺寸数据为实际硅片上模型测试图形的量测数值；模型测试图形为完整的光学邻近效应修正常用建模图形。光学模型优化的参数为光束聚焦/散焦开始/三维图像扩散。三维图像扩散包含横向扩散和垂直扩散。与通常的邻近效应修正模型优化方法一样，目标值为最小化模拟临界尺寸与电子显微镜临界尺寸的均方差，得到一个新的光学模型，然后优化光阻模型得到一个新的光阻模型。使用新的光阻模型模拟焦距敏感图形的光阻高度；最后得到的邻近效应修正光阻模型的光阻模拟值与严谨的光阻仿真器的模拟值的均方差是否满足目标值，如果满足则完成优化。如果不满足需要调整散焦开始和光束聚焦，同时使用三维图像扩散，直至满足目标值为止。
这里是一个32nm节点第一金属线层(M1)具体实施例的结果。如图5所示，对于孤立的隙(实际硅片上是孤立的线)，模拟的光阻厚度随目标变小而变薄。图5中菱形散点线为严谨的光阻仿真器Prolith的模拟结果，三角散点线代表优化后的光学模型的模拟结果，方形散点线为最后调整散焦开始和光束焦距同时优化光阻模型和光学模型后的结果。我们可以看到其实调整的散焦开始和光束焦距的值比较小的；最后的光学临近效应修正模型的结果与严谨的光阻仿真器的结果匹配良好。图6为背景技术中的工艺热点用本专利的方法优化后的光学临近效应修正模型的模拟轮廓线，很明显的看到新的光学临近效应修正模型结果更与实际硅片图形相一致。
综上所述，本发明提出的一种光学邻近效应修正模型的优化方法，选出焦距敏感图形，对焦距敏感图形使用严谨的光阻仿真器进行模拟获得其光阻高度数据，量测出临界尺寸优化光学邻近效应修正光学模型和光学邻近效应修正光阻模型，使得整个模型对由于三维效应而失效的图形有很好的预测能力，同时相对于严谨的光阻仿真器模型具有更快的速度，能满足32nm节点及更高节点整个版图设计的光学邻近效应修正和验证的需求。
通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (4)

1.一种光学邻近效应修正模型的优化方法，其特征在于，包括：
S1：从初始的光学邻近效应修正模型和模型测试图形中选出焦距敏感图形；
S2：对所述焦距敏感图形使用严谨的光阻仿真器进行模拟，获得所述焦距敏感图形光阻高度数据；
S3：使用所述高度数据和扫描电子显微镜量测临界尺寸优化光学邻近效应修正光学模型和光学邻近效应修正光阻模型；
所述优化光学邻近效应修正光学模型的特征包括：
不同图形使用不同的光阻高度数据，对于焦距敏感图形使用严谨的光阻仿真器进行模拟获得其光阻高度，其它图形使用工艺中实际光阻厚度即不考虑光阻顶层损失；
引入一个核函数来卷积垂直方向的光强，用来表征垂直扩散，其独立于横向扩散，与特定边界条件有关，这个特定边界条件可以用来表征来自显影的光阻损失；
优化的目标值除了最小化临界尺寸模拟均方差还有光阻高度模拟均方差。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选出焦距敏感图形的方法包括：
S1：调整初始的光学邻近效应修正光学模型的光束焦距来拟合光刻机的散焦，至少要5个实际焦平面数据且其范围为1.1～1.2倍工艺窗口需要的焦深，光阻模型使用一个简单的常阈值模型；
S2：拟合使用的设计图形为符合最小设计规则的孤立线。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焦距敏感图形的模拟焦深小于1.1倍工艺窗口需要的焦深。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光学邻近效应修正光学模型的特征还包括：
与严谨的光阻仿真器模型相匹配的模拟精度，计算速度能满足整个版图设计的光学邻近修正和验证需求。
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