CN105676587A - 一种确定opc模型焦平面的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种确定OPC模型焦平面的方法，包括：选取多种待测图形；针对每种待测图形，量测多个阈值下的图形关键尺寸值，通过曲线拟合得到图形关键尺寸与阈值的线性关系；根据建立模型所使用的曝光后尺寸，利用所述线性关系计算出建立模型数据的模型阈值；将晶圆在量测位置做切片，量测出图形的光阻厚度；针对每种待测图形，将所得光阻厚度与所述模型阈值相乘，以得到光阻成像位置到光阻底部的距离；将所述多种待测图形得到的光阻成像位置到光阻底部的距离求平均值，由此得到实际焦平面位置；利用计算出来的实际焦平面位置计算出理论焦平面位置。

Description

一种确定OPC模型焦平面的方法

技术领域

本发明涉及微电子领域，更具体地说，本发明涉及一种确定OPC(OpticalProximityCorrection，光学临近修正)模型焦平面的方法。

背景技术

焦平面(focusplane)指光束在晶圆表面聚焦位置，包括理论聚焦平面实际聚焦平面两个参数，在OPC模型建立过程中决定了成像的位置，是建立OPC模型时一个重要的光学参数。

目前常用的确定焦平面的方法是全局搜索法，即以一定的步进值将实际焦平面和理论焦平面划分为多种组合，再分别建立OPC模型，通过比较所得各种模型的均方差，得到最优的模型。这种方法存在两个问题：

1.步进值越小，模型的精确度越高，但是计算时间越长，对资源的占用越多，计算量与步进值的平方值呈正比关系。

2.在所得的模型中，往往有多种模型符合精度要求，但是由于单纯由误差比较来获得，导致模型具有较强的数学意义，而忽视了模型的物理意义，进而影响模型的外延性，甚至发生过度拟合的情况。

在技术节点较大的情况下，由于模型的精度要求较低，且计算量较小，上述两个问题并不明显，但是随着技术节点逐渐减小，上述两种问题开始严重影响建立OPC模型的效率和精度。

目前急需一种既可以节省计算资源，又可以提高模型的外延性，减少过度拟合发生的几率的确定焦平面位置的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，本发明基于实际量测数据，根据焦平面的物理意义，准确确定焦平面的位置，既可以节省计算资源，同时又强化了模型的物理意义，提高模型的外延性，减少过度拟合发生的几率，提高了构建OPC模型的效率。

为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种确定OPC模型焦平面的方法，包括：

第一步骤：选取多种待测图形；

第二步骤：针对每种待测图形，量测多个阈值下的图形关键尺寸值，通过曲线拟合得到图形关键尺寸与阈值的线性关系；

第三步骤：根据建立模型所使用的曝光后尺寸，利用所述线性关系计算出建立模型数据的模型阈值；

第四步骤：将晶圆在量测位置做切片，量测出图形的光阻厚度；

第五步骤：针对每种待测图形，将所得光阻厚度与所述模型阈值相乘，以得到光阻成像位置到光阻底部的距离；

第六步骤：将所述多种待测图形得到的光阻成像位置到光阻底部的距离求平均值，由此得到实际焦平面位置；

第七步骤：利用计算出来的实际焦平面位置DF计算出理论焦平面位置。

优选地，所述OPC模型焦平面的方法用于建立OPC模型。

优选地，待测图形包括：二维矩阵图案。

优选地，待测图形包括：方形矩阵图案。

优选地，待测图形包括：一维排布的多个方形图案组成的阵列。

优选地，待测图形包括一维排布的多个多长方形图案组成的阵列。

优选地，所述多个阈值包括：10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％。

优选地，模型阈值的选取范围为0～100％。

优选地，在第七步骤中，根据实际焦平面与理论焦平面的定义，利用计算出来的实际焦平面位置，通过下述公式，获得理论焦平面位置：

$\frac{1}{\sqrt{n_2^2-{\mathrm{NA}}^2}}+\frac{(DF-1)}{\sqrt{n_3^2-{\mathrm{NA}}^2}}=\frac{BF}{\sqrt{n_1^2-{\mathrm{NA}}^2}}$

其中，n₁表示空气的折射率，n₂表示顶部涂层的折射率，n₃表示光阻的折射率，NA为顶部涂层的厚度，DF为实际焦平面位置，BF表示理论焦平面位置。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1示意性地示出了实际焦平面与理论焦平面示意图。

图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的确定OPC模型焦平面的方法的流程图。

图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的示例的曝光后尺寸与阈值的线性拟合。

需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。

具体实施方式

为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。

针对现有技术中存在的问题，即在建立OPC模型过程中，不同的焦平面设置会导致模型的准确度不同，目前通用的全局搜索法在确定焦平面时需要大量的计算时间，而且无法保证模型的外延性。本发明提出了一种在建立OPC模型时，准确确定焦平面的一种方法，在提高构建OPC模型效率的同时，可有效提高模型的准确性。这将在以后不同技术节点上不同层建立OPC模型起到至关重要的意义。

下面将具体描述本发明的原理以及优选实施例。

在光学临近修正OPC模型中，包含实际焦平面(Bestfocus)和理论焦平面(Beamfocus)两个参数，分别指入射光实际聚焦位置和理论聚焦位置(如图1所示)，其中实际焦平面作为成像平面，通过与光学投影像相切，得到模拟的成像。

另一方面，在利用特征尺寸扫描电子显微镜(CDSEM)量测图形关键尺寸时，图形边缘会产生白边，这是由于光阻侧壁具有一定的角度，反射二次电子的强度增大导致的，量测过程中通常会将二次电子强度达到某一阈值比例时的位置作为图形边缘。本发明正是利用这一原理，通过切片获得光阻厚度，可以计算得出成像位置与光阻顶部的距离，即实际焦平面的位置。

图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的确定OPC模型焦平面的方法的流程图。

如图2所示，根据本发明优选实施例的确定OPC模型焦平面的方法包括：

第一步骤S1：选取多种待测图形；例如，待测图形包括：二维矩阵图案、方形矩阵图案、一维排布的多个方形图案组成的阵列、以及一维排布的多个多长方形图案组成的阵列等。

第二步骤S2：针对每种待测图形，量测多个阈值下的图形关键尺寸值，通过曲线拟合得到图形关键尺寸与阈值的线性关系；所述多个阈值包括但不限于：10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％。

第三步骤S3：根据建立模型所使用的曝光后尺寸，利用所述线性关系计算出建立模型数据的模型阈值；其中，模型阈值的选取范围为0～100％。

第四步骤S4：将晶圆在量测位置做切片，量测出图形的光阻厚度h；

第五步骤S5：针对每种待测图形，将所得光阻厚度h与所述模型阈值相乘，以得到光阻成像位置到光阻底部的距离R1；

第六步骤S6：将所述多种待测图形得到的光阻成像位置到光阻底部的距离R1求平均值R3，由此得到实际焦平面位置DF为h-R3。

第七步骤S7：利用计算出来的实际焦平面位置DF计算出理论焦平面位置BF。

具体地，在第七步骤S7中，根据实际焦平面与理论焦平面的定义，利用计算出来的实际焦平面位置DF(实际焦平面距离光阻上表面的距离)，通过下述公式，可以获得理论焦平面位置BF(理论焦平面距离光阻上表面的距离)：

$\frac{1}{\sqrt{n_2^2-{\mathrm{NA}}^2}}+\frac{(DF-1)}{\sqrt{n_3^2-{\mathrm{NA}}^2}}=\frac{BF}{\sqrt{n_1^2-{\mathrm{NA}}^2}}$

其中，n₁表示空气的折射率，n₂表示顶部涂层的折射率，n₃表示光阻的折射率，NA为顶部涂层的厚度。

所述OPC模型焦平面的方法可有利地用于建立OPC模型。

由此，本发明提出了一种在建立OPC模型过程中准确确定焦平面的方法，根据实际量测数值，通过比较阈值和曝光后尺寸值的关系，对比光阻厚度，得到准确焦平面位置的方法。

<具体示例>

以28nm触点(CT)OPC模型焦平面的确定为例：

选取图形类型包括四种：二维矩阵图案、方形矩阵图案、一维排布的多个方形图案组成的阵列、以及一维排布的多个多长方形图案组成的阵列，每种图形分别选择间隔(Pitch)为100、200、300、2000，图像关键尺寸均50。利用CDSEM分别量测每一组图形在阈值为10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％下的曝光后尺寸(ADI)值，计算得到ADI与阈值之间的线性关系。如图3所示，示出了一种示例的曝光后尺寸与阈值的线性拟合：y＝0.0294×x+48.233，其中拟合参数R²＝0.9866；即ADI＝0.0294×Threshold+48.233。因为建立模型所用数据的ADI为50.1，所以其threshold为63.50％。

此后，将晶圆在量测位置做切片，量测得出图形的光阻厚度h＝87.6nm，将所得光阻厚度h与上述步骤中得到的阈值相乘，得到光阻成像位置到光阻底部的距离R1＝55.6nm。

随后，对以上各组图形的R1求平均值，并如图1所示的实际焦平面与R3的关系，得到实际焦平面位置DF的值为44nm。

最后，根据上述公式，得到Beamfocus值为20.5nm。

此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种确定OPC模型焦平面的方法，其特征在于包括：

第一步骤：选取多种待测图形；

第二步骤：针对每种待测图形，量测多个阈值下的图形关键尺寸值，通过曲线拟合得到图形关键尺寸与阈值的线性关系；

第三步骤：根据建立模型所使用的曝光后尺寸，利用所述线性关系计算出建立模型数据的模型阈值；

第四步骤：将晶圆在量测位置做切片，量测出图形的光阻厚度；

第五步骤：针对每种待测图形，将所得光阻厚度与所述模型阈值相乘，以得到光阻成像位置到光阻底部的距离；

第六步骤：将所述多种待测图形得到的光阻成像位置到光阻底部的距离求平均值，由此得到实际焦平面位置；

第七步骤：利用计算出来的实际焦平面位置计算出理论焦平面位置。

2.根据权利要求1所述的确定OPC模型焦平面的方法，其特征在于，所述OPC模型焦平面的方法用于建立OPC模型。

3.根据权利要求1或2所述的确定OPC模型焦平面的方法，其特征在于，待测图形包括：二维矩阵图案。

4.根据权利要求1或2所述的确定OPC模型焦平面的方法，其特征在于，待测图形包括：方形矩阵图案。

5.根据权利要求1或2所述的确定OPC模型焦平面的方法，其特征在于，待测图形包括：一维排布的多个方形图案组成的阵列。

6.根据权利要求1或2所述的确定OPC模型焦平面的方法，其特征在于，待测图形包括一维排布的多个多长方形图案组成的阵列。

7.根据权利要求1或2所述的确定OPC模型焦平面的方法，其特征在于，所述多个阈值包括：10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％。

8.根据权利要求1或2所述的确定OPC模型焦平面的方法，其特征在于，模型阈值的选取范围为0～100％。

9.根据权利要求1或2所述的确定OPC模型焦平面的方法，其特征在于，在第七步骤中，根据实际焦平面与理论焦平面的定义，利用计算出来的实际焦平面位置，通过下述公式，获得理论焦平面位置：

$\frac{1}{\sqrt{n_2^2-{\mathrm{NA}}^2}}+\frac{(DF-1)}{\sqrt{n_3^2-{\mathrm{NA}}^2}}=\frac{BF}{\sqrt{n_1^2-{\mathrm{NA}}^2}}$

其中，n₁表示空气的折射率，n₂表示顶部涂层的折射率，n₃表示光阻的折射率，NA为顶部涂层的厚度，DF为实际焦平面位置，BF表示理论焦平面位置。