CN112180677A - 一种光学邻近校正模型的建模方法及建模系统 - Google Patents

Abstract

本发明一种光学邻近校正模型的建模方法及建模系统，其至少包括以下步骤：绘制待测量区图形；根据所述待测量区图形，制作测试光罩；建立光学邻近校正初版模型；根据所述光学邻近校正初版模型模拟所述待测量区图形；根据所述待测试图形进行第一次数据处理，获取所述待测量区图形对应的无效晶圆数据；收集除所述无效晶圆数据外的剩余晶圆数据；对所述剩余晶圆数据进行第二次数据处理，获取有效建模晶圆数据；根据所述有效建模晶圆数据建立光学邻近校正模型。本发明解决了光学邻近校正模型建模时间长，建模的效率和准确度低，浪费人力和时间成本的问题。

Description

一种光学邻近校正模型的建模方法及建模系统

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，特别是涉及一种光学邻近校正模型的建模方法及建模系统。

背景技术

随着集成电路器件持续微缩的趋势，这需要在晶圆片上制作出更小尺寸的图形，对晶圆图案化带来极大的挑战，而其中光刻技术是晶圆图案化的主要手段。随着光学图像失真的日益严重，光刻机的光学图像分辨率就已经跟不上工艺的发展了。为了补偿光学图像失真，业界引入了光学邻近校正技术，为了补偿光学畸变效应而主动改变光罩图形数据。实现光学邻近校正的方法主要有基于规则的光学邻近校正和基于模型的光学邻近校正两种，早期的基于规则的光学邻近校正，由于其简单和计算快速的特点被广泛使用，然而这种方法需要人为制定光学邻近校正规则，随着光学畸变加剧，这些规则变得极为庞杂而难以延续。这时基于模型的光学邻近校正应运而生，这种方法通过光学仿真建立精确的计算模型，然后调整图形的边沿不断仿真迭代，直到逼近理想的图形。现有光刻工艺条件下，常规建光学邻近校正模型的方法的时间较长，造成了人力和资源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学邻近校正模型的建模方法及建模系统，解决了光学邻近校正模型建模时间长，建模的效率和准确度低，浪费人力和时间成本的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种光学邻近校正模型的建模方法，其至少包括以下步骤：

绘制待测量区图形；

根据所述待测量区图形，制作测试光罩；

建立光学邻近校正初版模型；

根据所述光学邻近校正初版模型模拟所述待测量区图形；

对所述待测量区图形进行第一次数据处理，获取所述待测量区图形对应的无效晶圆数据；

收集除所述无效晶圆数据外的剩余晶圆数据；

对所述剩余晶圆数据进行第二次数据处理，获取有效建模晶圆数据；

根据所述有效建模晶圆数据建立光学邻近校正模型。

在本发明的一个实施例中，所述无效晶圆数据包括所述待测量区图形中出现桥接的图形所对应的晶圆数据。

在本发明的一个实施例中，所述无效晶圆数据包括所述待测量区图形中出现断裂的图形所对应的晶圆数据。

在本发明的一个实施例中，所述光学邻近校正初版模型的建立方法包括：

在已知的包含多个基准点图形周期信息的所述待测量区图形上，选取中间基准点作为量测点；

获取所述量测点在待测量区图形中的测量坐标；

将所述中间基准点的测量坐标与所述中间基准点的目标值整合在一起复制多次后进行拟合，生成光学邻近校正初版模型。

在本发明的一个实施例中，收集剩余晶圆数据的方法包括：

在待测量区的模拟图形上，获取所述测试光罩上的待量测点的第一坐标；

将所述第一坐标转换为测试机台对应的第二坐标；

将所述晶圆片放置在所述测试机台上，并进行所述晶圆片与所述测试机台的对准；

在所述测试机台上建立量测程式，设置量测参数，并将所述第二坐标带入所述量测程式；

在所述晶圆片上找到所述第二坐标对应的图形，并存储所述第二坐标对应的图形；

在所述晶圆片上执行所述量测程式，获取所述剩余晶圆数据。

在本发明的一个实施例中，收集剩余晶圆数据的方法还包括：离线核对收集的所述剩余晶圆数据，将收集的所述剩余晶圆数据中的错误晶圆数据去除。

在本发明的一个实施例中，存储的所述第二坐标对应的图形包括存储大倍率图形和存储小倍率图形。

在本发明的一个实施例中，通过以下公式获取所建立的光学邻近校正模型的拟合 评价值RMS：

，其中拟合误差x= 模型线宽-晶圆线宽，N为拟合数 据总量。

在本发明的一个实施例中，所述光学邻近校正初版模型为模拟黄光条件的纯光学环境模型。

在本发明的一个实施例中，所述光学邻近校正初版模型不考虑散射条件和光阻碍图形的密度。

本发明还提供一种光学邻近校正模型的建模系统，所述建模系统包括：

初版模型建立模块，用于建立光学邻近校正初版模型；

图形模拟模块，用于根据所述光学邻近校正初版模型模拟待测量区图形；

第一数据处理模块，用于对所述待测量区图形进行第一次数据处理，获取所述待测量区图形对应的无效晶圆数据；

数据收集模块， 用于收集除所述无效晶圆数据外的剩余晶圆数据；

第二数据处理模块，用于对所述剩余晶圆数据进行第二次数据处理，获取有效建模晶圆数据；

模型建立模块，用于根据所述有效建模晶圆数据建立光学邻近校正模型。

本发明提供了一种光学邻近校正模型的建模方法及建模系统，首先使用光学邻近校正初版模型模拟要收集的光罩图形，将模拟中出现缺陷的图形去掉，不再收集此类图形的晶圆数据，这样对数据进行预处理后无效的晶圆数据就无需再去收集，大大提高了收集晶圆数据的有效性，缩短了光学邻近校正模型的建模时间，提高了建模的效率和准确度，节约了人力，减小了时间成本。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明一种光学邻近校正模型的建模方法的方法流程图；

图2为桥接图形与正常图形的对比示意图；

图3为待测量区图形中正常图形区域与桥接图形区域示意图；

图4为图1中步骤S6中在所述待测量区图形上获取待量测点坐标的方法示意图；

图5为本发明的方法所用建模时间与现有技术建模所用时间的对比曲线图；

图6为本发明一种光学邻近校正模型的建模系统的系统结构图。

附图说明

1、待测量区图形；2、无效晶圆数据图形；3、正常图形区域；100、建模系统；200、初版模型建立模块；300、图形模拟模块；400、第一数据处理模块；500、数据收集模块；600、第二数据处理模块；700、模型建立模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

随着光学图像失真的日益严重，光刻机的光学图像分辨率就已经跟不上工艺的发展了。为了补偿光学图像失真，业界引入了光学邻近校正技术，为了补偿光学畸变效应而主动改变光罩图形数据。基于模型的光学邻近校正方法通过光学仿真建立精确的计算模型，然后调整图形的边沿不断仿真迭代，直到逼近理想的图形，现有光刻工艺条件下，常规建光学邻近校正模型的方法的时间较长，造成了人力和资源的浪费。

请参阅图1，本发明提供一种光学邻近校正模型的建模方法，其至少包括以下步骤：

S1. 绘制待测量区图形1；

S2. 根据所述待测量区图形1，制作测试光罩；

S3. 建立光学邻近校正初版模型；

S4. 根据所述光学邻近校正初版模型模拟所述待测量区图形1；

S5. 根据所述待测量区图形1进行第一次数据处理，获取所述待测量区图形1对应的无效晶圆数据；

S6. 收集除所述无效晶圆数据外的剩余晶圆数据；

S7. 对所述剩余晶圆数据进行第二次数据处理，获取有效建模晶圆数据；

S8. 根据所述有效建模晶圆数据建立光学邻近校正模型。

请参阅图1，在步骤S1中，首先根据以往经验或实际需求绘制待测试图形，所述待测试图形中包括待测量区图形1。本实施例中，待测试图形对应于集成电路的设计版图中的一类图形。例如设对应于集成电路的设计版图的图形为第一校准图形，光学邻近校正模型校准的关键是其中所使用的实验数据。模型的精度取决于第一校准图形覆盖集成电路版图设计的能力。对于复杂的设计版图，第一校准图形越多样化，建立的光学邻近校正模型越精确。同时第一校准图形内的测试图形要保证尽量少以减少测量和校准的时间。为保证第一校准图形的覆盖能力，本实施例中例如可以直接从第一校准图形中抽取部分图形作为第二校准图形。例如可以从第一校准图形中寻找光刻困难和复杂的图形作为第二校准图形，然后把相似的第二校准图形归为一类，在同一类第二校准图形中选出具有代表性的作为待测量区图形1设置在光学邻近校正测试光罩上。

请参阅图1，在步骤S2中，根据所述待测量区图形1，制作测试光罩，即将所述待测量区图形1第一次缩小并将所述待测量区图形1制作成光罩，所述光罩可以选择多种种类，例如铬版、干版、菲林和凸版等，具体的，本实施例中，以铬版为例，首先制作石英基板，更具体的，首先提供一空白基板，空白基板的尺寸及厚度可以根据实际需要进行选择，本实施例不做限定，例如空白基板的尺寸为6英寸见方，厚度为0.25英寸，空白基板例如由纯熔融石英制成且基板表面平坦且无缺陷。之后在空白基板上沉积光阻挡层，所述光阻挡层例如为铬层，所述光阻挡层可以阻挡来自光刻机的曝光，所述光阻挡层例如可通过溅射的方法在空白基板的一侧沉积铬层，之后的待测试图形将会在所述铬层上形成，所述铬层上还可以沉积一层铬的氧化物层或铬的氮化物层以增加铬层与基板之间的附着力，在铬的氧化物层或铬的氮化物层上再通过溅射沉积光刻胶层，形成光罩，其中所述光刻胶层例如为三氧化二铬。之后通过光罩写入机在光罩上形成待测试图形，例如可以通过电子束光刻技术将电子存储的原始图形绘制成版图。具体的，通过电子束光刻将高分辨率的图形转移到光罩表面，在电子束光刻中电子源产生许多电子，这些电子被加速并聚焦成型投射到光罩表面，电子束可以通过磁方式或电方式被聚焦，曝光光刻胶，将待测试图形的数据呈现在光刻胶上，烘烤已曝光的光刻胶，然后使用显影剂使光刻胶的图像显影，漂洗并干燥去除残留物。将显影的光罩放到蚀刻机中，蚀刻机例如可以通过等离子体精确的蚀刻掉光阻挡层材料，将蚀刻好的光罩装入清洁机器中，清洁机器例如使用干等离子体或湿化学法剥离光刻胶层。

请参阅图1，在步骤S3中，建立光学邻近校正初版模型。本实施例中，光学邻近校正初版模型例如是一种模拟黄光条件的纯光学环境模型，光学邻近校正初版模型不考虑散射条件和光阻碍图形的密度。具体步骤包括：在已知的包含多个基准点图形周期信息的待测量区图形1上，选取中间基准点作为量测点；获取所述量测点在待测量区图形1中的测量坐标；将所述中间基准点的测量坐标与所述中间基准点的目标值整合在一起复制多次后进行拟合，生成光学邻近校正初版模型。更具体的，在已知的包含多个基准点图形周期信息的待测量区图形1上，选取中间基准点作为量测点，通过高分辨率的电子显微镜(scanningelectron microscope，CD-SEM)获取所述量测点在待测量区图形1中的测量坐标，所述坐标例如可以为线宽或者孔洞的坐标；将所述中间基准点的测量坐标与所述中间基准点的目标值整合在一起复制多次后连同黄光参数一起拟合，生成光学邻近校正初版模型，影响所述黄光参数的因素例如包括照明系统，光源图，数值孔径等。

请参阅图2及图3所示，在步骤S4和步骤S5中，根据所述光学邻近校正初版模型模拟所述待测量区图形1，根据所述待测量区图形1进行第一次数据处理，获取所述待测量区图形1对应的无效晶圆数据图形2，所述无效晶圆数据图形2包括桥接的图形和断裂的图形，如图3中所示，相对于正常图形区域3处，所述无效晶圆数据图形2例如桥接的图形是指图形的花样之间连接在一起的图形，所述断裂即图形的花样出现断裂的图形。在第一次数据处理中，由于预先设计的图形花样的个数是一定的，如果模拟的待测量区图形1中图形花样个数多了，则说明图形花样之间出现断裂，如果模拟的待测量区图形1中图形花样个数少了，则说明图形花样之间出现桥接。在模拟的待测量区图形1中可以很清楚的看到无效晶圆数据图形2，例如出现桥接和断裂的图形，将包含有桥接图形区域所对应的晶圆数据和包含有断裂图形区域所对应的晶圆数据作为无效晶圆数据。

请参阅图3及图4所示，在步骤S6、步骤S7和步骤S8中，收集所述测试光罩上的所述 待测量区图形1对应的除所述无效晶圆数据外的剩余晶圆数据。通过高分辨率的电子显微 镜，在所述测试光罩上的所述待测量区图形1上找到量测点，例如通过高分辨率的电子显微 镜依次采集量测点（X1,Y1)和(X2,Y2），所述量测点例如可以为线宽或者孔洞，本实施例中， 在待测量区图形1的模拟图形上，获取所述测试光罩上的量测点的第一坐标；将所述第一坐 标转换为测试机台对应的第二坐标；将晶圆片放置在所述测试机台上，并进行晶圆片与机 台的对准；在所述测试机台上建立量测程式，设置量测参数，并将所述第二坐标带入所述量 测程式；在晶圆片上找到所述第二坐标对应的图形，并存储所述第二坐标对应的图形，存储 的所述第二坐标对应的图形包括存储大倍率图形和存储小倍率图形。在所述晶圆片上执行 所述量测程式，获取所述剩余晶圆数据。对所述剩余晶圆数据进行第二次数据处理包括：离 线核对收集的所述剩余晶圆数据，将收集的所述剩余晶圆数据中的错误晶圆数据去除，获 取有效建模晶圆数据，根据所述有效建模晶圆数据建立光学邻近校正模型。建模的拟合的 过程需要考虑很多因素，例如会考虑刻蚀过程酸的浓度和流动性等，把各个参数统一做回 归处理后，通过下式获得拟合评价值RMS：

，其中拟合误差x= 模型 线宽-晶圆线宽，N为拟合数据总量。RMS越小则代表拟合效果越好。

请参阅图1至图4所示，本发明通过建立光学邻近校正初版模型，使用此初版模型对准备收集晶圆数据的待测量区图形1做模拟，过滤掉发生桥接和断裂的量测点，解决了在建立光学邻近校正模型时，由于收集和整理大量的测量数据造成的收集时间过长，延缓研发时间等问题，节约了光学邻近校正模型建模的时间，也提高了建模的效率。

请参阅如图5所示，A曲线为现有技术所用时间，B曲线为本案方法所用时间，C曲线为第一次数据处理所用时间，与现有技术相比，每个要收集晶圆数据的点从建程式到收集例如按5分钟算，500个点则要2500分钟，通过本发明的方法例如可以过滤掉8%无效点的话，可以节约200分钟，如果建模需要收集更多的晶圆数据，则节约的时间会更多。

请参阅图6，本发明还提供一种光学邻近校正模型的建模系统100，所述建模系统100包括：初版模型建立模块200、图形模拟模块300、第一数据处理模块400、数据收集模块500、第二数据处理模块600和模型建立模块700。初版模型建立模块200用于建立光学邻近校正初版模型，图形模拟模块300与初版模型建立模块200连接，用于根据所述光学邻近校正初版模型模拟所述待测量区图形，第一数据处理模块400与图形模拟模块300连接，用于对所述待测量区图形进行第一次数据处理，获取所述待测量区图形对应的无效晶圆数据，数据收集模块500与第一数据处理模块400连接，用于收集所述待测量区图形对应的除所述无效晶圆数据外的剩余晶圆数据，第二数据处理模块600与数据收集模块500连接，用于对所述剩余晶圆数据进行第二次数据处理，获取有效建模晶圆数据，模型建立模块700与第二数据处理模块600连接，用于根据所述有效建模晶圆数据建立光学邻近校正模型。

所述建模系统的建模方法如本发明的一种光学邻近校正模型的建模方法中所述，此处不再赘述。

以上公开的本发明选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种光学邻近校正模型的建模方法，其特征在于，其至少包括以下步骤：

绘制待测量区图形；

根据所述待测量区图形，制作测试光罩；

建立光学邻近校正初版模型；

根据所述光学邻近校正初版模型，模拟所述待测量区图形；

对所述待测量区图形进行第一次数据处理，获取所述待测量区图形对应的无效晶圆数据；

收集除所述无效晶圆数据外的剩余晶圆数据；

对所述剩余晶圆数据进行第二次数据处理，获取有效建模晶圆数据；

根据所述有效建模晶圆数据，建立所述光学邻近校正模型。

2.根据权利要求1所述一种光学邻近校正模型的建模方法，其特征在于，所述无效晶圆数据包括所述待测量区图形中出现桥接的图形所对应的晶圆数据。

3.根据权利要求1所述一种光学邻近校正模型的建模方法，其特征在于，所述无效晶圆数据包括所述待测量区图形中出现断裂的图形所对应的晶圆数据。

4.根据权利要求1所述一种光学邻近校正模型的建模方法，其特征在于，所述光学邻近校正初版模型的建立方法包括：

在已知的包含多个基准点图形周期信息的所述待测量区图形上，选取中间基准点作为量测点；

获取所述量测点在所述待测量区图形中的测量坐标；

将所述量测点的测量坐标与所述量测点的目标值整合在一起复制多次后进行拟合，生成光学邻近校正初版模型。

5.根据权利要求1所述一种光学邻近校正模型的建模方法，其特征在于，收集所述剩余晶圆数据的方法包括：

在所述待测量区的模拟图形上，获取所述测试光罩上的待量测点的第一坐标；

将所述第一坐标转换为测试机台对应的第二坐标；

将晶圆片放置在所述测试机台上，并进行所述晶圆片与所述测试机台的对准；

在所述测试机台上建立量测程式，设置量测参数，并将所述第二坐标带入所述量测程式；

在所述晶圆片上找到所述第二坐标对应的图形，并存储所述第二坐标对应的图形；

在所述晶圆片上执行所述量测程式，获取所述剩余晶圆数据。

6.根据权利要求1所述一种光学邻近校正模型的建模方法，其特征在于，第二次数据处理的步骤包括：离线核对收集的所述剩余晶圆数据，将收集的所述剩余晶圆数据中的错误晶圆数据去除。

7.根据权利要求5所述一种光学邻近校正模型的建模方法，其特征在于，存储的所述第二坐标对应的图形包括存储大倍率图形和存储小倍率图形。

8.根据权利要求1所述一种光学邻近校正模型的建模方法，其特征在于，通过以下公式 获取所建立的光学邻近校正模型的拟合评价值RMS：

，其中拟合误 差x= 模型线宽-晶圆线宽，N为拟合数据总量。

9.根据权利要求1所述一种光学邻近校正模型的建模方法，其特征在于，

所述光学邻近校正初版模型为模拟黄光条件的纯光学环境模型。

10.一种光学邻近校正模型的建模系统，其特征在于，所述建模系统包括：

初版模型建立模块，用于建立光学邻近校正初版模型；

图形模拟模块，其与所述初版模型建立模块连接，用于根据所述光学邻近校正初版模型模拟待测量区图形；

第一数据处理模块，其与所述图形模拟模块连接，用于对所述待测量区图形进行第一次数据处理，获取所述待测量区图形对应的无效晶圆数据；

数据收集模块，其与所述第一数据处理模块连接，用于收集除所述无效晶圆数据外的剩余晶圆数据；

第二数据处理模块，其与所述数据收集模块连接，用于对所述剩余晶圆数据进行第二次数据处理，获取有效建模晶圆数据；

模型建立模块，其与所述第二数据处理模块连接，用于根据所述有效建模晶圆数据建立光学邻近校正模型。

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