CN112327575B - 光刻仿真中斜线图形的光源掩模优化方法、工艺窗口形成方法以及光刻方法 - Google Patents
光刻仿真中斜线图形的光源掩模优化方法、工艺窗口形成方法以及光刻方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及光刻工艺技术领域，具体涉及一种光刻仿真中斜线图形的光源掩模优化方法、工艺窗口形成方法以及光刻方法，包括以下步骤：将待优化的斜线图形朝第一旋转方向旋转，直至每根线条处于X方向或者Y方向，得到第一图形，进行光源优化处理，得到第一优化光源；对所述斜线图形进行均匀规则的曼哈顿台阶化处理，以将每根线条的两侧直线式边缘处理成均匀规则的曼哈顿台阶，得到第二图形；将第一优化光源朝第二旋转方向旋转，得到第二优化光源；将所述第二图形作为初始掩模图形，使用第二优化光源对其进行掩模优化处理。本申请的优化方法可以得到更好的工艺窗口和更好的曝光结果，从而降低了斜线评估方法带来的困扰。
Description
技术领域
本发明涉及光刻工艺技术领域，具体涉及一种光刻仿真中斜线图形的光源掩模优化方法、工艺窗口形成方法以及光刻方法。
背景技术
光刻工艺是集成电路生产中最重要的工艺步骤之一。随着半导体制造技术的发展，特征尺寸越来越小，对光刻工艺中分辨率的要求就越来越高。光刻分辨率是指通过光刻机在硅片表面能曝光的最小特征尺寸(criticaldimension，CD)，是光刻技术中重要的性能指标之一。目前，主流的光刻技术是采用193nm波长的深紫外(DeepUltraviolent，DUV)浸没式光学光刻技术，其单次曝光可分辨的特征尺寸极限为38nm。
为了充分利用上述光刻分辨率极限，光源掩模协同优化(SourceandMaskOptimization，SMO)作为一种先进的分辨率增强技术，在28nm及以下节点被广泛使用。其根据光刻光学成像模型，采用预畸变方法调整光源形状及强度分布，修正掩模图形，并调制透过掩模的电磁场分布，从而提高光刻系统的成像性能，使光刻系统达到其分辨率极限。SMO充分利用了计算光刻中的优化自由度，得到更趋近于全局最优解的分辨率增强解决方案。
在对斜线图形进行光源掩模协同优化的过程中，针对斜线结构在处理过程中因为计算方便的考虑，通常会将斜线转换成正交方向的不规则曼哈顿台阶，即变成不规则矩形组合结构，算法自动修出来的这种不规则的曼哈顿台阶边界可制造性差，导致评价函数出现波动，使优化过程的掩模和光源向拐角靠拢而使结果出现较大误差，曝光结果不好。
发明内容
为克服上述技术问题，本发明提出一种光刻仿真中斜线图形的光源掩模优化方法、工艺窗口形成方法以及光刻方法，旨在解决上述至少一个技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种光刻仿真中斜线图形的光源掩模优化方法，所述斜线图形由若干根倾斜设置的线条构成，相邻的两根线条彼此平行，包括以下步骤：
将待优化的斜线图形朝第一旋转方向旋转，直至每根线条处于X方向或者Y方向，得到第一图形，使得所述第一图形中线条周期、关键尺寸与所述斜线图形中线条周期、关键尺寸保持一致；
针对所述第一图形，进行光源优化处理，得到第一优化光源；
对所述斜线图形进行均匀规则的曼哈顿台阶化处理，以将每根线条的两侧直线式边缘处理成多层均匀规则的曼哈顿台阶式，得到第二图形；
将第一优化光源朝第二旋转方向旋转，得到第二优化光源，所述第一旋转方向与第二旋转方向方向相反，旋转角度相等；
将所述第二图形作为初始掩模图形，使用第二优化光源对其进行掩模优化处理。
本发明还提供了一种工艺窗口的形成方法，包括如上所述的光源掩模优化方法，以及以下步骤：
使用第二优化光源对第二图形进行掩模优化处理得到优化掩模图形；
计算所述优化掩模图形和第二优化光源组合下的工艺窗口。
本发明还提供了一种光刻方法，其特征在于，包括如上所述的工艺窗口形成方法。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本实施例中待优化的斜线图形的结构示意图；
图2为图1旋转后的结构示意图；
图3为本实施例中第一优化光源的示意图；
图4为本实施例中均匀规则的曼哈顿台阶切割的结构示意图；
图5为本实施例中第二图形的结构示意图；
图6为本实施例中第二优化光源的示意图；
图7为本实施例中优化掩模图形的示意图；
图8为本实施例中曝光后图形轮廓和掩模的示意图；
图9a为本实施例中工艺窗口的示意图1；
图9b为本实施例中工艺窗口的示意图2；
图10为直接SMO之后得到的优化图形；
图11为图10仿真得到的曝光后图形轮廓；
图12为直接SMO得到的优化光源；
图13a为直接SMO仿真得到的工艺窗口的示意图1；
图13b为直接SMO仿真得到的工艺窗口的示意图2。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
本发明的实施例涉及一种光刻仿真中斜线图形的光源掩模优化方法，斜线图形由若干根倾斜设置的线条构成，相邻的两根线条彼此平行，其中，线条周期Pitch为60-80nm，线条关键尺寸CD为20-40nm。该方法包括以下步骤：
Step1：将如图1所示的待优化的斜线图形朝逆时针旋转第一角度α，直至每根线条处于X方向或者Y方向，得到线条方向为X方向，或者Y方向的如图2所示的第一图形，保证旋转图形中线条周期、关键尺寸与斜线图形中线条周期、关键尺寸保持一致；
Step2：对第一图形进行光源优化(SO)处理，得到如图3所示的第一优化光源；
Step3：对斜线图形进行均匀规则的曼哈顿台阶化处理，以将每根线条的两侧直线式边缘处理成多层均匀规则的曼哈顿台阶式，得到第二图形；具体地，如图4所示，均匀规则的曼哈顿台阶化处理的步骤具体包括：
取点步骤：在每根线条的每一侧边缘选取若干个交替设置的第一切割点B以及第二切割点D，第一切割点B、第二切割点D将每根线条等分成若干份；
切割步骤：自第一切割点B沿Y方向切割至第一结点C，自第二切割点D沿X方向切割至第一结点C；
自第一切割点B朝Y向外延伸至第二结点A，自第二切割点D沿X方向向外延伸至第三结点E，第二结点A、第一切割点B、第一结点C、第二切割点D、第三结点E连接构成L形均匀规则的曼哈顿台阶；
重复切割步骤若干次，直至得到如图5所示的第二图形。
值得一提的是，第二结点A、第一切割点B的连线长度小于第一结点C、第二切割点D、第三结点E的连线长度。在相邻层均匀规则的曼哈顿台阶中，上一层均匀规则的曼哈顿台阶的第三结点E与下一层均匀规则的曼哈顿台阶的第二结点A重合。
Step4：将第一优化光源朝顺时针旋转方向旋转第一角度α，得到如图6所示的第二优化光源，第一角度α为锐角，将该第二优化光源作为下一步骤掩模优化(MO)的输入光源；
Step5：将第二图形作为初始掩模图形，使用第二优化光源对其进行掩模优化(MO)处理，得到如图7所示的优化的掩模图形以及如图8所示的仿真得到的曝光后图形轮廓和掩模。计算第二优化光源和优化的掩模图形组合下的工艺窗口(Process Window，PW1)，具体如图9a-9b和表1所示。
表1：
| 结果 | SO+MO方法(1) |
| DOF | 299.961 |
| EL | 5％ |
| MEEF | 6.51 |
| ILS | 23.27 |
| Delta CD | 0.64 |
| PV band | 10.25 |
此外，为了验证本实施例的优化方法处理得到的工艺窗口优于传统光源掩模协同优化(SMO)处理得到的工艺窗口，本实施例将待优化的斜线图形直接进行光源掩模协同优化(SMO)，得到如图10所示的优化图形，以及仿真得到如图11所示的最终曝光出来的图形轮廓边缘，以及如图12所示的优化光源，最后通过软件自动计算出来的该情况的工艺窗口(Process Window，PW2)，具体如图13a-13b和表2所示。
表2：
对比PW1和PW2可以发现，本实施例的优化方法得到的工艺窗口PW1明显好于软件自动优化得到的工艺窗口PW2，此外，由表3可知，本实施例中的DOF比只依赖软件进行SMO得到的DOF，有明显的提升，对比曝光之后的图形轮廓，更接近目标，PV band更小，结果明显更好。
表3：
综上所述，本实施例优化得到的第二优化光源即为针对有斜线图形的优化光源，如图7所示的优化的掩模图形即为最终优化版图。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种光刻仿真中斜线图形的光源掩模优化方法，所述斜线图形由若干根倾斜设置的线条构成，相邻的两根线条彼此平行，其特征在于，包括以下步骤：
将待优化的斜线图形朝第一旋转方向旋转，直至每根线条处于X方向或者Y方向，得到第一图形，使得所述第一图形中线条周期、关键尺寸与所述斜线图形中线条周期、关键尺寸保持一致；
针对所述第一图形，进行光源优化处理，得到第一优化光源；
对所述斜线图形进行均匀规则的曼哈顿台阶化处理，以将每根线条的两侧直线式边缘处理成多层均匀规则的曼哈顿台阶式，得到第二图形；
将第一优化光源朝第二旋转方向旋转，得到第二优化光源，所述第一旋转方向与第二旋转方向方向相反，旋转角度相等；
将所述第二图形作为初始掩模图形，使用第二优化光源对其进行掩模优化处理；
所述均匀规则的曼哈顿台阶化处理的步骤包括：取点步骤：在每根线条的每一侧边缘选取若干个交替设置的第一切割点以及第二切割点，所述第一切割点、第二切割点将每根线条等分成若干份；
切割步骤：自所述第一切割点沿第一方向切割至第一结点，自所述第二切割点沿第二方向切割至所述第一结点，所述第一方向与第二方向相互垂直；
自第一切割点朝第一方向向外延伸至第二结点，自第二切割点沿第二方向向外延伸至第三结点，所述第二结点、第一切割点、第一结点、第二切割点、第三结点连接构成L形均匀规则的曼哈顿台阶；
重复所述切割步骤若干次，直至得到第二图形；
所述第一切割点与第一结点的长度等于所述第一切割点与所述第二结点的长度；
所述第二切割点与第一结点的长度等于所述第二切割点与第三结点的长度；
所述第二结点、第一切割点的连线长度小于第一结点、第二切割点、第三结点的连线长度；
在相邻层均匀规则的曼哈顿均匀规则的曼哈顿台阶中，上一层均匀规则的曼哈顿台阶的所述第三结点与下一层均匀规则的曼哈顿台阶的第二结点重合。
2.根据权利要求1所述的光刻仿真中斜线图形的光源掩模优化方法，其特征在于，所述旋转角度为锐角；
所述第一旋转方向为逆时针方向，所述第二旋转方向为顺时针方向；或所述第一旋转方向为顺时针方向，所述第二旋转方向为逆时针方向。
3.一种工艺窗口的形成方法，其特征在于，包括如权利要求1或2所述的光源掩模优化方法，以及以下步骤：使用第二优化光源对第二图形进行掩模优化处理得到优化掩模图形；
计算所述优化掩模图形和第二优化光源组合下的工艺窗口。
4.根据权利要求3所述的工艺窗口的形成方法，其特征在于，所述线条周期为80-200nm，所述关键尺寸为40-100nm；所述工艺窗口的聚焦深度DOF为299.961。
5.一种光刻方法，其特征在于，包括如权利要求3或4所述的工艺窗口形成方法。
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