CN105573048B - 一种光学临近修正模型的优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光学临近修正模型(OPC)的优化方法，包括：步骤S1：收集光学临近修正模型中晶圆版图的模拟数据和实际生产中实际晶圆版图的测量数据；步骤S2：根据所述步骤S1中的所述模拟数据和测量数据，利用公式(I)计算所述模型中不同节距的关键尺寸和所述实际晶圆版图中所述节距的关键尺寸的均方根值RMS，以对光学临近修正模型进行评价和优化，其中，所述Wi为所述节距的关键尺寸的权重，CDi(模拟)为所述模型中不同节距的关键尺寸的模拟值，所述CDi(测量)为所述实际晶圆版图中所述节距的关键尺寸的测量值，所述MEEFi为所述节距的掩膜误差增强因子。本发明的优点在于能确保OPC最终结果更加合理，具有更高的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种光学临近修正模型的优化方法。
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)，随着技术的不断发展关键尺寸不断缩小，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，产生光学临近效应，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，为了解决所述问题可以对所述掩膜版进行光学临近修正(Optical Proximity Correction,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，当器件的关键尺寸为55nm时，OPC的拟合误差在+/-1.2nm之间认为是可以接受的，但是在另外的一些情况中，掩膜误差增强因子(MEEF)比正常情况下大，为了获得更好的OPC效果，需要将拟合误差控制在0.6nm之内，因此在掩膜误差增强因子(MEEF)较大的情况下具有更小的工艺窗口。
随着器件的尺寸的不断缩小，为了提高器件的性能，OPC的精度和准确度都需要进一步的提高。
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。
本发明提供了一种光学临近修正模型的优化方法，包括：
步骤S1：收集光学临近修正模型中晶圆版图的模拟数据和实际生产中物理晶圆版图的测量数据；
步骤S2：根据所述步骤S1中的所述模拟数据和测量数据，利用公式(I)计算所述模型中不同节距的关键尺寸和所述物理晶圆版图中所述节距的关键尺寸的均方根值RMS，以对所述光学临近修正模型进行评价和优化，
其中，所述Wi为所述节距的关键尺寸的权重，CDi(模拟)为所述模型中不同节距的关键尺寸的模拟值，所述CDi(测量)为所述实际晶圆版图中所述节距的关键尺寸的测量值，所述MEEFi为所述节距的掩膜误差增强因子。
可选地，在所述步骤S2中，所述掩膜误差增强因子在根据所述物理晶圆版图收集所述光学临近修正模型的数据的过程中测量。
可选地，若收集数据中没有所述节距所述掩膜误差增强因子，则所述掩膜误差增强因子取值1。
可选地，每一个关键的所述节距需要至少以1nm为步长对最少5个关键尺寸进行测量。
可选地，所述步骤S1包括：
步骤S11：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CDi(测量)；
步骤S12：测量所述物理晶圆中MEEF的数值，得到MEEFi；
步骤S13：根据目标图案和所述物理晶圆上的量测结果建立OPC模型，选用所述OPC模型进行模拟，并测量不同节距的关键尺寸得到CDi(模拟)。
可选地，所述步骤S1中考虑所述节距的掩膜误差增强因子MEEFi的影响，来建立光学临近修正模型。
可选地，在所述步骤S2之前还进一步包括制定所述光学临近修正的质量标准。
可选地，所述步骤S2中对所述光学临近修正模型进行评价和优化的方法包括：
步骤S21：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；
或者步骤S22：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。
可选地，所述节距为晶圆版图中的一排线条的最小周期。
本发明为了解决现有技术中存在的问题提供了一种光学临近修正模型的优化方法，所述方法选用一种新的计算拟合误差的公式，在所述计算方法中不仅考虑到不同关键尺寸CD的大小对所述拟合误差的影响，还考虑了MEEF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。
本发明的优点在于：
(1)能够保证具有较大的MEEF的版图的模拟结果更加接近实际晶圆版图的测量结果；
(2)确保OPC最终结果更加合理，具有更高的准确性。
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为本发明一实施方式中拟合误差和关键尺寸的曲线示意图；
图3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。
应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
目前对所述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，
其中，所述Wi为所述关键尺寸的权重，所述CDi(测量)为将OPC后得到的实际物理晶圆的关键尺寸的测量值，CDi(模拟)为OPC过程中模拟的关键尺寸的模拟值。
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的质量标准(specification)问题。由于实际生产中关键尺寸小的特征的CD的质量标准要高于比关键尺寸(CD)大的特征的CD。如果OPC模型不考虑不同关键尺寸的质量标准对OPC模型的影响，当RSM满足要求时，大的特征的CD的拟合误差可能是满足了要求，但小的特征的CD拟合误差可能就不能满足要求了。所有RSM计算公式中应该包括不同关键尺寸CD的质量标准。根据实际需求，所有关键尺寸(CD)的质量标准(specification)设定为其真实关键尺寸的10％，这样会使不同关键尺寸的OPC模拟结果和真实结果之间误差都能达到要求。
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。
为了实现上述目的，对所述方法进行了改进，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Wi为所述关键尺寸的权重，所述CDi(测量)为将OPC后得到的实际物理晶圆的关键尺寸的测量值，CDi(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。
但是随着半导体器件的不断缩小，当器件的关键尺寸为55nm时，OPC的拟合误差在+/-1.2nm之间认为是可以接受的，但是在另外的一些情况中，掩膜误差增强因子(MEEF)比正常情况下大，则为了获得更好的OPC效果，需要将拟合误差控制在0.6nm之内，因此在掩膜误差增强因子(MEEF)较大的情况下具有更小的工艺窗口。
因此为了进一步提高OPC的效果，必须对所述方法作进一步的改进，以将MEEF的影响考虑进去，才能解决上述问题，但是目前并没有任何方法考虑MEEF因素。
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)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CDi(测量)；
(2)测量所述物理晶圆中MEEF的数值，得到MEEFi；
(3)根据目标图案和实际晶圆上的量测结果建立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CDi(模拟)；
(4)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)首先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CDi(测量)；
在该步骤中首先对晶圆进行实际生产，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节距的关键尺寸CDi(测量)，所述节距为一排线条的最小周期。
然后执行步骤(2)测量所述物理晶圆中MEEF的数值，得到MEEFi；
具体地，在该步骤中，测量所述物理晶圆(实际晶圆版图)中节距的掩膜误差增强因子MEEFi，其中，所述掩膜误差增强因子MEEFi的测量在所述光学临近修正模型的数据收集中根据所述实际晶圆版图进行。
进一步，若收集数据中没有所述节距所述掩膜误差增强因子，则所述掩膜误差增强因子取值1。
更进一步，每一个关键的节距需要至少以1nm为步长对最少5个关键尺寸进行测量。
步骤(3)中根据目标图案和实际晶圆上的量测结果建立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CDi(模拟)；
在该步骤中首先获得将半导体器件版图中的图案的母版，通过收集所述实际晶圆上的量测结果数据，建立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节距进行测量，得到所述这些节距的关键尺寸CDi(模拟)。
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。
然后执行步骤(4)，对所述模拟结果进行评价和分析，根据公式I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，如图2所示，以保证所述OPC最终结果更加合理。
图3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，具体包括以下步骤：
步骤S1：收集光学临近修正模型中晶圆版图的模拟数据和实际生产中实际晶圆版图的测量数据；
步骤S2：根据所述步骤S1中的所述模拟数据和测量数据，在考虑MEEF的情况下，计算所述模型中不同节距的关键尺寸和所述实际晶圆版图中所述节距的关键尺寸的均方根值RMS，以对所述光学临近修正模型进行评价和优化。
本发明为了解决现有技术中存在的问题提供了一种光学临近修正模型的优化方法，所述方法选用一种新的计算拟合误差的公式，在所述计算方法中不仅考虑到不同关键尺寸CD的大小对所述拟合误差的影响，还考虑了MEEF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。
本发明的优点在于：
(1)能够保证具有较大的MEEF的版图的模拟结果更加接近实际晶圆版图的测量结果；
(2)确保OPC最终结果更加合理，具有更高的准确性。
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 (9)
1.一种光学临近修正模型的优化方法，包括：
步骤S1：收集光学临近修正模型中晶圆版图的模拟数据和实际生产中物理晶圆版图的测量数据；
步骤S2：根据所述步骤S1中的所述模拟数据和测量数据，利用公式(I)计算所述模型中不同节距的关键尺寸和所述物理晶圆版图中所述节距的关键尺寸的均方根值RMS，以对所述光学临近修正模型进行评价和优化，
其中，所述Wi为所述节距的关键尺寸的权重，CDi(模拟)为所述模型中不同节距的关键尺寸的模拟值，所述CDi(测量)为所述实际晶圆版图中所述节距的关键尺寸的测量值，所述MEEFi为所述节距的掩膜误差增强因子。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述掩膜误差增强因子在根据所述物理晶圆版图收集所述光学临近修正模型的数据的过程中测量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若收集数据中没有所述节距的所述掩膜误差增强因子，则所述掩膜误差增强因子取值1。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，每一个关键的节距需要至少以1nm为步长对最少5个关键尺寸进行测量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
步骤S11：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CDi(测量)；
步骤S12：测量所述物理晶圆中MEEF的数值，得到MEEFi；
步骤S13：根据目标图案和所述物理晶圆上的量测结果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，并测量不同节距的关键尺寸得到CDi(模拟)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中考虑所述节距的掩膜误差增强因子MEEFi的影响，来建立光学临近修正模型。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2之前还进一步包括制定所述光学临近修正的质量标准。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中对所述光学临近修正模型进行评价和优化的方法包括：
步骤S21：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；
或者步骤S22：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。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述节距为晶圆版图中的一排线条的最小周期。
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