CN110221513A - 光学邻近校正方法及优化光学邻近校正模型的方法 - Google Patents

Abstract

一种光学邻近校正方法及优化光学邻近校正模型的方法，优化光学邻近校正模型的包括：获取测试图形的标准空间像光强函数沿特征尺寸方向的若干极小值点和若干极大值点；获取特征尺寸方向上的若干连续的位置区间；根据待优化区间的标准空间像光强函数、以及相邻位置区间的标准空间像光强函数建立待优化区间的光学邻近校正模型；基于各个位置区间的光学邻近校正模型对测试图形进行模拟曝光，获得模拟曝光图形；对测试图形进行实际曝光，获得实际曝光图形；获取模拟曝光图形与实际曝光图形之间的位置偏差；若位置偏差在阈值范围外，调整光学邻近校正模型至模拟曝光图形与实际曝光图形的位置偏差在阈值范围内。提高了光学邻近校正模型的精度。

Description

光学邻近校正方法及优化光学邻近校正模型的方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种光学邻近校正方法及优化光学邻近校正模型的方法。

背景技术

光刻技术是半导体制作技术中至关重要的一项技术，光刻技术能够实现将图形从掩膜版中转移到硅片表面，形成符合设计要求的半导体产品。光刻工艺包括曝光步骤、曝光步骤之后进行的显影步骤和显影步骤之后的刻蚀步骤。在曝光步骤中，光线通过掩膜版中透光的区域照射至涂覆有光刻胶的硅片上，光刻胶在光线的照射下发生化学反应；在显影步骤中，利用感光和未感光的光刻胶对显影剂的溶解程度的不同，形成光刻图案，实现掩膜版图案转移到光刻胶上；在刻蚀步骤中，基于光刻胶层所形成的光刻图案对硅片进行刻蚀，将掩膜版的图案进一步转移至硅片上。

在半导体制造中，随着设计尺寸的不断缩小，设计尺寸越来越接近光刻成像系统的极限，光的衍射效应变得越来越明显，导致最终对设计图形产生光学影像退化，实际形成的光刻图案相对于掩膜版上的图案发生严重畸变，最终在硅片上经过光刻形成的实际图形和设计图形不同，这种现象称为光学邻近效应(OPE：Optical Proximity Effect)。

为了修正光学邻近效应，便产生了光学邻近校正(OPC：Optical ProximityCorrection)。光学邻近校正的核心思想就是基于抵消光学邻近效应的考虑建立光学邻近校正模型，根据光学邻近校正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光学邻近效应，但是由于在根据光学邻近校正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，现有技术中光学邻近校正采用的光学邻近校正模型的精度和自适应性较差，光学邻近校正的精度较差。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种光学邻近校正方法及优化光学邻近校正模型的方法，以提高优化光学邻近校正模型的精度。

为解决上述问题，本发明提供一种优化光学邻近校正模型的方法，包括：提供测试图形，所述测试图形具有特征尺寸；获取测试图形的标准空间像光强函数；获取标准空间像光强函数沿特征尺寸方向的若干极小值点和若干极大值点；获取特征尺寸方向上的若干连续的位置区间，每个位置区间的两端分别为相邻的一个极小值点和一个极大值点在特征尺寸方向的位置坐标；选取若干连续的位置区间中任意一个位置区间作为待优化区间，与待优化区间相邻的位置区间为相邻位置区间；根据待优化区间的标准空间像光强函数、以及相邻位置区间的标准空间像光强函数建立待优化区间的光学邻近校正模型；重复选取待优化区间和建立待优化区间的光学邻近校正模型的步骤，直至建立完各个位置区间的光学邻近校正模型；基于各个位置区间的光学邻近校正模型对所述测试图形进行模拟曝光，获得模拟曝光图形；对所述测试图形进行实际曝光，获得实际曝光图形；获取所述模拟曝光图形与实际曝光图形之间的位置偏差；若所述位置偏差在阈值范围外，调整所述光学邻近校正模型直至所述模拟曝光图形与实际曝光图形之间的位置偏差在阈值范围内。

可选的，根据待优化区间的标准空间像光强函数以及相邻位置区间的中点的标准空间像光强函数的导数建立待优化区间的光学邻近校正模型。

可选的，所述光学邻近校正模型包括光刻胶模型，

其中，c₀、c₁、c₂、c₃、c₄、c₅、c₆、c₇、c₈、c₉、c₁₀、c₁₁、c₁₂、c₁₃、c₁₄、c₁₅、c₁₆和c₁₇为光刻胶模型中各项的系数，T为待优化区间的光刻胶有效光强函数，I为待优化区间的标准空间像光强函数，I_-b为待优化区间的光碱分布函数，I_+b为待优化区间的光酸分布函数，I_-1为第一相邻位置区间的中点的标准空间像光强函数，I₁为第二相邻位置区间的中点的标准空间像光强函数。

可选的，等于第一相邻位置区域中标准空间像光强函数的最大值点和最小值点之差、与第一相邻位置区域中标准空间像光强函数的最大值点和最小值点之和的比值。

可选的，等于第二相邻位置区域中标准空间像光强函数的最大值点与最小值点之差、与第二相邻位置区域中标准空间像光强函数的最大值点和最小值点之和的比值。

可选的，对于待优化区间中的各点，标准空间像光强函数越大，光碱分布函数越小，且光酸分布函数越大。

可选的，调整所述光学邻近校正模型的方法包括：增大或减小光刻胶模型中各项的系数c₀、c₁、c₂、c₃、c₄、c₅、c₆、c₇、c₈、c₉、c₁₀、c₁₁、c₁₂、c₁₃、c₁₄、c₁₅、c₁₆和c₁₇。

可选的，获取所述模拟曝光图形与实际曝光图形之间的差异的方法包括：测量模拟曝光图形的特征尺寸，获取模拟曝光图形的模拟测试数据；测量实际曝光图形的特征尺寸，获取实际最终图形的实际测试数据；获取所述模拟测试数据和实际测试数据之间的位置偏差。

可选的，获取所述模拟曝光图形与实际曝光图形之间的差异的方法还包括：在所述测试图形中选取若干个量测点，获取所述量测点对应的模拟测试数据和实际测试数据之间的位置偏差。

可选的，所述测试图形包括若干测试图形单元，每个测试图形单元包括若干子测试图形；在每个测试图形单元中，子测试图形沿子测试图形的宽度方向排列；所述子测试图形的宽度方向为特征尺寸方向。

本发明还提供一种光学邻近校正方法，包括：提供上述任意一项方法得到的光学邻近校正模型；提供目标图形；依据所述光学邻近校正模型对所述目标图形进行光学邻近校正。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明技术方案提供的优化光学邻近校正模型的方法中，根据标准空间像光强函数中若干极小值点和若干极大值点，获取特征尺寸方向上的若干连续的位置区间，每个位置区间的两端分别为相邻的一个极小值点和一个极大值点在特征尺寸方向的位置坐标。在建立待优化区间的光学邻近校正模型的过程中，不仅考虑待优化区间的标准空间像光强函数的影响因素，还考虑了相邻位置区间的标准空间像光强函数的影响因素，因此使得光学邻近校正模型的精度较高。

本发明技术方案提供的光学邻近校正方法中，依据所述光学邻近校正模型对所述目标图形进行光学邻近校正，使得获得的修正图形的精度较高。

附图说明

图1本发明一实施例中优化光学邻近校正模型的流程图；

图2至图6是本发明一实施例中优化光学邻近校正模型过程的示意图。

具体实施方式

正如背景技术所述，现有技术光学邻近校正采用的光学邻近校正模型的精度和自适应性较差，光学邻近校正的精度较差。

一种光学邻近校正方法，包括：提供目标图形；提供光学邻近校正模型；依据所述光学邻近校正模型对所述目标图形进行光学邻近校正。

然而，由于在建立光学邻近校正模型的过程中，根据待优化区间的标准空间像光强函数建立待优化区间的光学邻近校正模型，而没有考虑相邻位置区间的标准空间像光强函数对待优化区间的光学邻近校正模型的影响，因此导致光学邻近校正模型的精度较差。采用所述光学邻近校正模型对所述目标图形进行光学邻近校正，获得的修正图形的精度较差。

在此基础上，本发明提供一种光学邻近校正方法，请参考图1，包括：

S01：提供测试图形，所述测试图形具有特征尺寸；

S02：获取测试图形的标准空间像光强函数；

S03：获取标准空间像光强函数沿特征尺寸方向的若干极小值点和若干极大值点；

S04：获取特征尺寸方向上的若干连续的位置区间，每个位置区间的两端分别为相邻的一个极小值点和一个极大值点在特征尺寸方向的位置坐标；

S05：选取若干连续的位置区间中任意一个位置区间作为待优化区间，与待优化区间相邻的位置区间为相邻位置区间；

S06：根据待优化区间的标准空间像光强函数、以及相邻位置区间的标准空间像光强函数建立待优化区间的光学邻近校正模型；

S07：重复选取待优化区间和建立待优化区间的光学邻近校正模型的步骤，直至建立完各个位置区间的光学邻近校正模型；

S08：基于各个位置区间的光学邻近校正模型对所述测试图形进行模拟曝光，获得模拟曝光图形；

S09：对所述测试图形进行实际曝光，获得实际曝光图形；

S10：获取所述模拟曝光图形与实际曝光图形之间的位置偏差；

S11：若所述位置偏差在阈值范围外，调整所述光学邻近校正模型直至所述模拟曝光图形与实际曝光图形之间的位置偏差在阈值范围内。

所述方法中，在建立待优化区间的光学邻近校正模型的过程中，不仅考虑待优化区间的标准空间像光强函数的影响因素，还考虑了相邻位置区间的标准空间像光强函数的影响因素，使得光学邻近校正模型的精度较高。

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。

图2至图6是本发明一实施例中优化光学邻近校正模型过程的示意图。

光学邻近校正模型包括光学模型(Optical Model)和光刻胶模型(ResistModel)。其中，光学模型为采用霍布金斯(Hopkins)方法进行部分相干光源的光学成像运算。光学模型是一个“白盒”(white box)模型，预测衬底平面上的曝光光强，即所谓的“空间像(Aerial Image)光强函数”。而光刻胶模型是在获取空间像光强函数的基础上，考虑到光刻胶在曝光后产生的离子扩散效应，用适当的高斯函数模型与空间像光强函数模型进行卷积，得到光刻胶模型。

图2为一个典型的光刻系统，包括：光源100、聚光器120、掩膜版130、光学透镜系统130和衬底150。

来自光源100的光线经过聚光器120后形成准直的光线，准直的光线穿过掩膜版130以及光学透镜系统130，从而在衬底150上形成像。

具体的，光学模型实际上是部分相干光在带相差的孔径的透镜组系统中的投射成像问题，光学模型通常基于霍普金斯(Hopkins)模型，其使用光学原理对部分相干的光学系统的行为进行建模。

本实施例中，提供标准光学模型，所述标准光学模型中包括标准空间像光强函数，所述标准空间像光强函数反映衬底150表面的光强分布情况，采用Hopkins理论描述的标准空间像光强函数可表示为：

I(x,y)＝F^-1{I(f,g)}

式中，I(x，y)为衬底上点(x，y)处的输出光强函数，I(f，g)为空间输出光强函数I(x，y)经过二维傅里叶变换的频域值，F(f，g)是掩膜投射函数F(x，y)的二维傅立叶变换形式，F^*(f，g)为F(f，g)的共轭函数，T(f1，g1，f+f1，g+g1)表示光学系统的透射交叉系数(TCC：Transmission Cross Coefficients)，也可称为传输交叉函数，是一个与成像对象完全无关的函数，描述了从光源到像平面间整个光学系统(照明系统和成像系统)的作用。所述透射交叉系数TCC是一个与掩膜形状无关的思维函数，其表达式为：

式中，J(f，g)为光源的互强度函数，描述了照明系统的相干属性，K(f，g)为成像系统的频率响应函数。

Hopkins方法的本质是将部分相干照明系统以一种双线性系统的传递函数来描述，采用Hopkins方法，对于具有固定光源波长(Wavlength，λ)、数值孔径(NumericalAperture，NA)、离焦(Defocus)、光源相干系数(Coherent Factor，δ)以及具有其他像差的光刻光学系统可以用确定的TCC来描述，在确定了TCC计算式之后，可以获取空间像的光强的傅立叶变换。

然而，用Hopkins方程来计算空间像的光强，其计算量是相当巨大的，因此需要加速的方法。一种被称为相干成像系统和(Sum of Coherent Sources，SOCS)的方法能够提供极为快速的近似解。该方法的思路是用加权的相干系统叠加来近似部分相干成像系统。具体就是系统函数TCC可以离散化为有限大小的四维矩阵，将TCC矩阵分解成一系列加权矩阵之和，TCC矩阵可表示为如下形式：

式中，η_k为TCC矩阵的特征值，Φ_k(f₁，g₁)为相应的特征向量。

由此，标准空间像光强函数I(x，y)的计算式可转换为：

式中，为卷积运算符号。

从上述分析可知，光学成像系统特性的表示函数TCC是以成像光源波长、数值孔径、放大系数和光源相干系统等一些参数作为主要的参数的。经过光源的互强度函数和成像系统的频率响应等中间过程的计算，就可以完成对光刻系统响应TCC的建立。空间像光强的计算除了掩膜部分的以外就是TCC函数，因此，可视TCC为光学成像部分的系统函数，即输入掩膜数据就可以利用TCC来获得掩膜的模拟光刻结果。

结合参考图3和图4，图4为图3中测试图形单元A的示意图，提供测试图形100，所述测试图形100具有特征尺寸。

所述测试图形100包括若干测试图形单元A，每个测试图形单元A包括若干子测试图形101；在每个测试图形单元A中，子测试图形101沿子测试图形101的宽度方向排列；所述子测试图形101的宽度方向为特征尺寸方向。

参考图5，获取测试图形100的标准空间像光强函数。

图5中纵轴为标准空间像光强函数I，图5中x轴为特征尺寸方向上的坐标轴。

参考图6，获取标准空间像光强函数I沿特征尺寸方向的若干极小值点和若干极大值点。

本实施例中，若干极大值点包括第一极大值点A1和第二极大值点A2，若干极小值点包括第一极小值点B1和第二极小值点B2。第一极大值点A1的位置坐标为a2，第二极大值点A2的位置坐标为a4，第一极小值点B1的位置坐标为a1，第二极小值点B2的位置坐标为a3。

继续参考图6，获取特征尺寸方向上的若干连续的位置区间，每个位置区间的两端分别为相邻的一个极小值点和一个极大值点在特征尺寸方向的位置坐标。

根据若干极小值点和若干极大值点将特征尺寸方向的位置坐标划分为若干连续的位置区间，若干连续的位置区间包括[a1，a2]、[a2，a3]和[a3，a4]。

接着，选取若干连续的位置区间中任意一个位置区间作为待优化区间，与待优化区间相邻的位置区间为相邻位置区间；根据待优化区间的标准空间像光强函数、以及相邻位置区间的标准空间像光强函数建立待优化区间的光学邻近校正模型。

具体的，以选取[a2，a3]为待优化区间为示例进行说明，[a1，a2]和为[a3，a4]为相邻位置区间；根据[a2，a3]位置区间的标准空间像光强函数、[a1，a2]位置区间的标准空间像光强函数以及[a3，a4]位置区间的标准空间像光强函数建立[a2，a3]位置区间的光学邻近校正模型。

本实施例中，具体的，根据待优化区间的标准空间像光强函数以及相邻位置区间的中点的标准空间像光强函数的导数建立待优化区间的光学邻近校正模型。

所述光学邻近校正模型包括光刻胶模型，

其中，c₀、c₁、c₂、c₃、c₄、c₅、c₆、c₇、c₈、c₉、c₁₀、c₁₁、c₁₂、c₁₃、c₁₄、c₁₅、c₁₆和c₁₇为光刻胶模型中各项的系数，T为待优化区间的光刻胶有效光强函数，I为待优化区间的标准空间像光强函数，I_-b为待优化区间的光碱分布函数，I_+b为待优化区间的光酸分布函数，I_-1为第一相邻位置区间的中点的标准空间像光强函数，I₁为第二相邻位置区间的中点的标准空间像光强函数。

其中，G_s3、G_s4、G_s5、G_s6、G_s7、G_s8、G_s9、G_s10、G_s11、G_s12、G_s13、G_s14和G_s15均属于高斯函数。G_s3、G_s4、G_s5、G_s6、G_s7、G_s8、G_s9、G_s10、G_s11、G_s12、G_s13、G_s14和G_s15各不相同；或者，G_s3、G_s4、G_s5、G_s6、G_s7、G_s8、G_s9、G_s10、G_s11、G_s12、G_s13、G_s14和G_s15中部分相同，部分不相同。

对于[a2，a3]的待优化区间，第一相邻位置区间为[a1，a2]，第二相邻位置区间为[a3，a4]。

本实施例中，等于第一相邻位置区域中标准空间像光强函数的最大值点和最小值点之差、与第一相邻位置区域中标准空间像光强函数的最大值点和最小值点之和的比值。简化了的计算量，且的准确度较高。

本实施例中，等于第二相邻位置区域中标准空间像光强函数的最大值点与最小值点之差、与第二相邻位置区域中标准空间像光强函数的最大值点和最小值点之和的比值。简化了的计算量，且的准确度较高。

对于待优化区间中的各点，标准空间像光强函数越大，光碱分布函数越小，且光酸分布函数越大。

在一个实施例中，光酸分布函数和标准空间像光强函数成正比，光碱分布函数为光酸分布函数的倒数。

调整所述光学邻近校正模型的方法包括：增大或减小光刻胶模型中各项的系数c₀、c₁、c₂、c₃、c₄、c₅、c₆、c₇、c₈、c₉、c₁₀、c₁₁、c₁₂、c₁₃、c₁₄、c₁₅、c₁₆和c₁₇。

重复选取待优化区间和建立待优化区间的光学邻近校正模型的步骤，直至建立完各个位置区间的光学邻近校正模型。

接着，基于各个位置区间的光学邻近校正模型对所述测试图形进行模拟曝光，获得模拟曝光图形；对所述测试图形进行实际曝光，获得实际曝光图形；获取所述模拟曝光图形与实际曝光图形之间的位置偏差；若所述位置偏差在阈值范围外，调整所述光学邻近校正模型直至所述模拟曝光图形与实际曝光图形之间的位置偏差在阈值范围内。

获取所述模拟曝光图形与实际曝光图形之间的差异的方法包括：测量模拟曝光图形的特征尺寸，获取模拟曝光图形的模拟测试数据；测量实际曝光图形的特征尺寸，获取实际最终图形的实际测试数据；获取所述模拟测试数据和实际测试数据之间的位置偏差。

获取所述模拟曝光图形与实际曝光图形之间的差异的方法还包括：在所述测试图形中选取若干个量测点，获取所述量测点对应的模拟测试数据和实际测试数据之间的位置偏差。

本实施例中，获取特征尺寸方向上的若干连续的位置区间，每个位置区间的两端分别为相邻的一个极小值点和一个极大值点在特征尺寸方向的位置坐标。在建立待优化区间的光学邻近校正模型的过程中，不仅考虑待优化区间的标准空间像光强函数的影响因素，还考虑了相邻位置区间的标准空间像光强函数的影响因素，因此使得光学邻近校正模型的精度较高。

本发明还提供一种光学邻近校正方法，包括：提供上述方法得到的光学邻近校正模型；提供目标图形；依据所述光学邻近校正模型对所述目标图形进行光学邻近校正。

本实施例中，依据所述光学邻近校正模型对所述目标图形进行光学邻近校正，使得获得的修正图形的精度较高。

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 (11)

1.一种优化光学邻近校正模型的方法，其特征在于，包括：

提供测试图形，所述测试图形具有特征尺寸；

获取测试图形的标准空间像光强函数；

获取标准空间像光强函数沿特征尺寸方向的若干极小值点和若干极大值点；

获取特征尺寸方向上的若干连续的位置区间，每个位置区间的两端分别为相邻的一个极小值点和一个极大值点在特征尺寸方向的位置坐标；

选取若干连续的位置区间中任意一个位置区间作为待优化区间，与待优化区间相邻的位置区间为相邻位置区间；

根据待优化区间的标准空间像光强函数、以及相邻位置区间的标准空间像光强函数建立待优化区间的光学邻近校正模型；

重复选取待优化区间和建立待优化区间的光学邻近校正模型的步骤，直至建立完各个位置区间的光学邻近校正模型；

基于各个位置区间的光学邻近校正模型对所述测试图形进行模拟曝光，获得模拟曝光图形；

对所述测试图形进行实际曝光，获得实际曝光图形；

获取所述模拟曝光图形与实际曝光图形之间的位置偏差；

若所述位置偏差在阈值范围外，调整所述光学邻近校正模型直至所述模拟曝光图形与实际曝光图形之间的位置偏差在阈值范围内。

2.根据权利要求1所述的优化光学邻近校正模型的方法，其特征在于，根据待优化区间的标准空间像光强函数以及相邻位置区间的中点的标准空间像光强函数的导数建立待优化区间的光学邻近校正模型。

3.根据权利要求2所述的优化光学邻近校正模型的方法，其特征在于，所述光学邻近校正模型包括光刻胶模型，其中，c₀、c₁、c₂、c₃、c₄、c₅、c₆、c₇、c₈、c₉、c₁₀、c₁₁、c₁₂、c₁₃、c₁₄、c₁₅、c₁₆和c₁₇为光刻胶模型中各项的系数，T为待优化区间的光刻胶有效光强函数，I为待优化区间的标准空间像光强函数，I_-b为当待优化区间的光碱分布函数，I_+b为待优化区间的光酸分布函数，I_-1为第一相邻位置区间的中点的标准空间像光强函数，I₁为第二相邻位置区间的中点的标准空间像光强函数。

4.根据权利要求3所述的优化光学邻近校正模型的方法，其特征在于，等于第一相邻位置区域中标准空间像光强函数的最大值点和最小值点之差、与第一相邻位置区域中标准空间像光强函数的最大值点和最小值点之和的比值。

5.根据权利要求3所述的优化光学邻近校正模型的方法，其特征在于，等于第二相邻位置区域中标准空间像光强函数的最大值点与最小值点之差、与第二相邻位置区域中标准空间像光强函数的最大值点和最小值点之和的比值。

6.根据权利要求3所述的优化光学邻近校正模型的方法，其特征在于，对于待优化区间中的各点，标准空间像光强函数越大，光碱分布函数越小，且光酸分布函数越大。

7.根据权利要求1所述的优化光学邻近校正模型的方法，其特征在于，调整所述光学邻近校正模型的方法包括：增大或减小光刻胶模型中各项的系数c₀、c₁、c₂、c₃、c₄、c₅、c₆、c₇、c₈、c₉、c₁₀、c₁₁、c₁₂、c₁₃、c₁₄、c₁₅、c₁₆和c₁₇。

8.根据权利要求1所述的优化光学邻近校正模型的方法，其特征在于，获取所述模拟曝光图形与实际曝光图形之间的差异的方法包括：测量模拟曝光图形的特征尺寸，获取模拟曝光图形的模拟测试数据；测量实际曝光图形的特征尺寸，获取实际最终图形的实际测试数据；获取所述模拟测试数据和实际测试数据之间的位置偏差。

9.根据权利要求8所述的优化光学邻近校正模型的方法，其特征在于，获取所述模拟曝光图形与实际曝光图形之间的差异的方法还包括：在所述测试图形中选取若干个量测点，获取所述量测点对应的模拟测试数据和实际测试数据之间的位置偏差。

10.根据权利要求1所述的优化光学邻近校正模型的方法，其特征在于，所述测试图形包括若干测试图形单元，每个测试图形单元包括若干子测试图形；在每个测试图形单元中，子测试图形沿子测试图形的宽度方向排列；所述子测试图形的宽度方向为特征尺寸方向。

11.一种光学邻近校正方法，其特征在于，包括：

提供权利要求1至10任意一项方法得到的光学邻近校正模型；

提供目标图形；

依据所述光学邻近校正模型对所述目标图形进行光学邻近校正。