CN113406859B - 光学邻近修正模型的建模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光学邻近修正模型的建模方法，至少包括以下步骤：设计测试图形，并根据所述测试图形制作测试光罩；利用所述测试光罩将所述测试图形转移至晶圆上，在所述晶圆上形成实际图形，并收集所述实际图形的第一晶圆数据；通过所述第一晶圆数据确定离焦量范围；根据所述离焦量范围进行拟合，以建立光学邻近修正模型。即本发明通过提前确定离焦量范围，且在所述光学邻近修正模型的建模的拟合过程中，将离焦量设定在确定的离焦量范围内，可以减少回归处理的时间和次数，缩短光学邻近修正模型的建模时间，提高建模的效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种光学邻近修正模型的建模方法。
背景技术
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。相对于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不断缩小，光的衍射效应变得越来越明显，结果就是最终对设计图形产生光学影像退化，造成掩膜版上的图案转移到硅片的过程中发生失真现象，即最终在硅片上经过光刻形成的实际图形变得和设计图形不同，产生OPE(Optical Proximity Effect，光学临近效应)，如果不消除这种失真现象会导致整个制造工艺的失败。
为了修正OPE现象，便产生了OPC(Optical Proximity Correction，光学邻近效应修正)。OPC的核心思想就是对所述掩膜版进行光刻前预处理，通过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。具体来说，建立OPC模型，根据OPC模型设计光掩膜图形，虽然光刻后的光刻图形相对于光掩膜图形发生了OPE现象，但是根据OPC模型设计光掩膜图形的过程中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。
现有光刻工艺条件下，常规建立OPC 模型的方法是：首先，设计测试图形；其次，制作测试光罩；然后，收集测试光罩上的wafer data（晶圆数据），并检查整理收集到的晶圆数据；最后，使用有效合理的晶圆数据建立OPC 模型。建立OPC模型时我们要对光学项参数和非光学项参数做calculation（计算）和regression（回归处理）,并且这个过程是不断循环往复的，直到OPC模型找到最合适的参数。光学项和非光学项参数如果很多，每个参数又会设定一个范围，如果一个过程结束，用来建模型的数据权重或者个数等做调整，那么就需要重新对参数进行拟合，这样就会需要很长时间进行拟合，对产品生产计划造成压力，也浪费了大量系统资源和人力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光学邻近修正模型的建模方法，以缩短光学邻近修正模型的建模时间，提高建模的效率。
为了实现上述目的以及其他相关目的，本发明提供了一种光学邻近修正模型的建模方法，其至少包括以下步骤：
设计测试图形，并根据所述测试图形制作测试光罩；
利用所述测试光罩将所述测试图形转移至晶圆上，在所述晶圆上形成实际图形，并收集所述实际图形的第一晶圆数据；
通过所述第一晶圆数据确定离焦量范围，具体方法包括：根据所述第一晶圆数据查找所述测试图形中的图形宽疏区的目标点，且所述目标点对应的第一晶圆数据达到工艺目标要求；利用仿真软件绘画出所述图形宽疏区的目标点对应的泊松曲线；获取所述泊松曲线的顶点值，并根据所述顶点值确定所述离焦量范围；
根据所述离焦量范围进行拟合，以建立光学邻近修正模型。
可选的，在所述的光学邻近修正模型的建模方法中，所述离焦量范围为所述顶点值±10%。
可选的，在所述的光学邻近修正模型的建模方法中，根据所述离焦量范围进行拟合的方法包括：
获取所述图形宽疏区的目标点在聚焦矩阵条件下的第二晶圆数据；
在所述第二晶圆数据中选取多个离焦量及其对应的实际关键尺寸，所述多个离焦量包括最佳曝光离焦量、至少一个大于所述最佳曝光离焦量的离焦量以及至少一个小于所述最佳曝光离焦量的离焦量，并绘出所述实际关键尺寸的趋势图；
在所述离焦量范围内选取至少三个离焦量分别进行模型计算和回归处理，得到对应的模拟关键尺寸，并绘出所述模拟关键尺寸的趋势图；
通过调整在所述离焦量范围内选取的离焦量来调控所述模拟关键尺寸，直至所述模拟关键尺寸与所述实际关键尺寸的变化趋势一致。
可选的，在所述的光学邻近修正模型的建模方法中，获取所述图形宽疏区的目标点在聚焦矩阵条件下的第二晶圆数据的方法包括：
在聚焦矩阵条件下对晶圆进行光刻，将所述宽疏图形的目标点转移至所述晶圆上，以获取所述第二晶圆数据。
可选的，在所述的光学邻近修正模型的建模方法中，在所述第二晶圆数据中选取的离焦量数目与在所述离焦量范围内选取的离焦量数目相等。
可选的，在所述的光学邻近修正模型的建模方法中，在所述离焦量范围内选取的离焦量数目为三个。
可选的，在所述的光学邻近修正模型的建模方法中，在所述模拟关键尺寸与所述实际关键尺寸的变化趋势一致时，在所述离焦量范围内选取的三个离焦量中的中间的离焦量为离焦量精确值。
可选的，在所述的光学邻近修正模型的建模方法中，采用特征尺寸测量用扫描电子显微镜获取所述第一晶圆数据和第二晶圆数据。
可选的，在所述的光学邻近修正模型的建模方法中，在根据所述第一晶圆数据查找所述测试图形中的图形宽疏区的目标点时，还查找所述测试图形中的图形密集区的锚点，以作为所述测试图形的基准点。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
在本发明提供的光学邻近修正模型的建模方法中，通过提前确定离焦量范围，且根据所述离焦量范围进行拟合，以建立光学邻近修正模型，即在所述光学邻近修正模型的建模的拟合过程中，将离焦量设定在确定的离焦量范围内，可以减少回归处理的时间和次数，缩短光学邻近修正模型的建模时间，提高建模的效率。
附图说明
图1是一种光学邻近修正模型的建模方法的框图；
图2是本发明一实施例的光学邻近修正模型的建模方法的框图；
图3是本发明一实施例的图形宽疏区的目标点对应的泊松曲线；
图4是本发明一实施例的实际关键尺寸趋势图和模拟关键尺寸趋势图。
具体实施方式
参阅图1，常规建立光学邻近修正模型的方法是：首先，设计测试图形；其次，根据所述测试图形制作测试光罩；然后，利用所述测试光罩将所述测试图形转移至晶圆上，在所述晶圆上形成实际图形，收集所述实际图形的晶圆数据（即收集晶圆数据），并检查整理收集到的晶圆数据（即对收集到的晶圆数据进行数据整理）；最后，使用有效合理的晶圆数据建立OPC 模型。建立OPC模型时我们要对光学项参数和非光学项参数做计算和回归处理,并且这个过程是不断循环往复的，直到OPC模型找到最合适的参数。光学项参数和非光学项参数如果很多，每个参数又会设定一个范围，如果一个过程结束，用来建模型的数据权重或者个数等做调整，即参数的新数据，那么就需要重新对参数进行拟合，这样就会需要很长时间进行拟合。对产品生产计划造成压力，也浪费了大量系统资源和人力。
为了缩短光学邻近修正模型的建模时间，提高建模的效率，本发明提供了一种光学邻近修正模型的建模方法。通过提前确定离焦量范围，且在所述光学邻近修正模型的建模的拟合过程中，将离焦量设定在确定的离焦量范围内，可以减少回归处理的时间和次数，缩短光学邻近修正模型的建模时间，提高建模的效率。
以下结合附图2~4和具体实施例对本发明实施例提出的光学邻近修正模型的建模方法作进一步详细说明。根据下面说明书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
参阅图2，本发明提供的光学邻近修正模型的建模方法具体包括：
步骤S1：设计测试图形，并根据所述测试图形制作测试光罩；
步骤S2：利用所述测试光罩将所述测试图形转移至晶圆上，在所述晶圆上形成实际图形，并收集所述实际图形的第一晶圆数据；
步骤S3：通过所述第一晶圆数据确定离焦量范围；
步骤S4：根据所述离焦量范围进行拟合，以建立光学邻近修正模型。
在步骤S1中，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。
在步骤S2中，利用所述测试光罩将所述测试图形转移至晶圆上，从而在晶圆上形成实际图形，并收集所述实际图形得到的晶圆数据，即第一晶圆数据。具体的，首先，在所述晶圆上形成掩膜层(例如是光刻胶层)；然后，利用所述测试光罩执行光刻工艺，以形成图案化的掩膜层；接着，利用所述图案化的掩膜层作为蚀刻掩膜来蚀刻晶圆，以在晶圆上形成所述实际图案；最后，去除图案化的掩膜层并收集所述实际图形的晶圆数据。在收集晶圆数据（即收集第一晶圆数据）之后，还需进行数据整理，用于确定离焦量范围。示例性的，可以通过特征尺寸测量用扫描电子显微镜(CDSEM)收集所述实际图形的第一晶圆数据。
在最佳曝光条件下，利用所述测试光罩将所述测试图形转移至晶圆上。所述最佳曝光条件是：预先根据多个曝光条件对晶圆进行曝光处理得到实际图形，最终得到的工艺窗口、关键尺寸（即CD值）以及图形密度等等最能符合设计要求的实际图形对应的曝光条件即为最佳曝光条件。
在步骤S3中，通过所述第一晶圆数据确定离焦量范围的方法包括：
步骤S31：根据所述第一晶圆数据查找所述测试图形中的图形宽疏区的目标点；
步骤S32：利用仿真软件绘画出所述图形宽疏区的目标点对应的泊松曲线；
步骤S33：获取所述泊松曲线的顶点值，并根据所述顶点值确定所述离焦量范围。
在步骤S31中，在收集所述第一晶圆后对所述第一晶圆进行数据整理，根据所述第一晶圆数据查找所述测试图形中的图形宽疏区的目标点。所述测试图形中的图形宽疏区的目标点为所述测试图形中的图形宽疏区达到目标的点，即所述目标点对应的第一晶圆数据达到工艺目标要求，进一步的，所述图形宽疏区的目标点在所述测试图形上形成的关键尺寸与所述图形宽疏区的目标点转移至晶圆上形成的关键尺寸之间的差值小于阈值。所述阈值可以根据工艺需求设定，进一步的，所述阈值优选为1。在根据所述第一晶圆数据查找所述测试图形中的图形宽疏区的目标点时，还查找所述测试图形的图形密集区的锚点，以作为测试图形的基准点。所述测试图形的图形密集区的锚点也需要达到目标，即图形密集区的锚点对应的第一晶圆数据达到工艺目标要求。所述图形密集区的图形密度大于所述图形宽疏区的图形密度，所述图形密集区的锚点也可以作为光刻工艺的技术节点。
在步骤S32中，利用仿真软件绘画出所述图形宽疏区的目标点对应的泊松曲线（Bossung曲线），参阅图3，仿真软件绘出了不同离焦量对应的关键尺寸的曲线图。
在步骤S33中，获取所述泊松曲线的顶点值，且所述离焦量范围取在泊松曲线接近顶点处比较稳定的值，参阅图3，在抛物线顶点处取值往左或往右CD(关键尺寸）变化量最小，比较稳定，其它地方抛物线斜率较大，CD变化量也较大。优选的，所述离焦量范围为所述顶点值±10%。例如，图3中，所述泊松曲线的顶点值对应的离焦量为75，所述离焦量范围为75±10%，即所述离焦量取值在75±10%。
在步骤S4中，根据所述离焦量范围进行拟合的方法包括：
步骤S41：获取所述图形宽疏区的目标点在聚焦矩阵条件下的第二晶圆数据；
步骤S42：在所述第二晶圆数据中选取多个离焦量及其对应的实际关键尺寸，所述多个离焦量包括最佳曝光离焦量、至少一个大于所述最佳曝光离焦量的离焦量以及至少一个小于所述最佳曝光离焦量的离焦量，并绘出所述实际关键尺寸的趋势图；
步骤S43：在所述离焦量范围内选取至少三个离焦量分别进行所述光学邻近修正的初版模型计算和回归处理，得到对应的模拟关键尺寸，并绘出所述模拟关键尺寸的趋势图；
步骤S44：通过调整在所述离焦量范围内选取的离焦量来调控所述模拟关键尺寸，直至所述模拟关键尺寸与所述实际关键尺寸的变化趋势一致。
在步骤S41中，获取所述图形宽疏区的目标点在聚焦矩阵条件下的第二晶圆数据的方法包括：在聚焦矩阵条件下对晶圆进行光刻，将所述宽疏图形的目标点转移至所述晶圆上，以获取所述第二晶圆数据。且可以通过特征尺寸测量用扫描电子显微镜(CDSEM)收集所述实际图形的第二晶圆数据。
在步骤S42中，在所述第二晶圆数据中选取多个离焦量对应的实际关键尺寸，所述多个离焦量包括最佳曝光离焦量、至少一个大于所述最佳曝光离焦量的离焦量以及至少一个小于所述最佳曝光离焦量的离焦量，并绘出所述实际关键尺寸的趋势图。优选的，在所述第二晶圆数据中选取3个离焦量对应的实际关键尺寸，所述3个离焦量分别为第一离焦量、第二离焦量以及第三离焦量，其中第二离焦量为最佳曝光离焦量，例如图3中对应的顶点值75。所述第一离焦量小于所述第二离焦量，所述第三离焦量大于所述第二离焦量，且所述第一离焦量和第三离焦量的选择只要在机台的承受范围内即可，优选的，所述第一离焦量尽可能的小，所述第二离焦量尽可能的大，以使所述实际关键尺寸的变化趋势比较明显。以离焦量作为横坐标，以关键尺寸作为纵坐标形成二维坐标系，将在所述第二晶圆数据中选取的多个离焦量以及离焦量对应的关键尺寸绘画在所述二维坐标系中。例如，请参阅图4，将第一离焦量、第二离焦量、第三离焦量、第一离焦量对应的实际关键尺寸、第二离焦量对应的实际关键尺寸以及第三离焦量对应的实际关键尺寸绘画在所述二维坐标系中，得到实际关键尺寸的趋势图（L1）。
在步骤S43中，在所述离焦量范围内任意选取至少三个离焦量，优选的，在所述第二晶圆数据中选取的离焦量数目与在所述离焦量范围内选取的离焦量数目相等。例如，在所述离焦量范围内选取三个离焦量。即在离焦的范围内选取三个离焦量为一组分别与其他参数一起计算和回归处理，且每次回归处理后输出模拟关键尺寸，通过比较模拟关键尺寸与实际关键尺寸的变化趋势来确定所述离焦量的精确值。所述光学邻近修正模型的参数包括：曝光光束焦距（Beam Focus）、离焦量、光瞳衰减半径以及光瞳边缘透射率等等。
在步骤S44中，通过调整在所述离焦量范围内选取的离焦量来调控所述模拟关键尺寸，直至所述模拟关键尺寸与所述实际关键尺寸的变化趋势一致。例如，在所述离焦量范围内选取的三个离焦量，在所述模拟关键尺寸与所述实际关键尺寸的变化趋势一致时，在所述离焦量范围内选取的三个离焦量中的中间的离焦量（按照离焦量大小排列）为离焦量精确值。在所述离焦量范围内选取的三个离焦量设置在机台参数中（即设置在软件中），而机台输出的趋势图中的离焦量与机台参数设置中的离焦量一一对应，但并不完全相同。请参阅图4，在模拟关键尺寸的趋势图（L2）中的离焦量为机台输出的离焦量，在模拟关键尺寸趋势与实际关键尺寸趋势一致时，所述机台输出的离焦量中的中间的离焦量（按离焦量大小排列）对应的机台参数设置中的离焦量（也为中间的离焦量）为离焦量的精确值。即在所述离焦量范围内选取的三个离焦量通过拟合得到的模拟关键尺寸与实际关键尺寸的变化趋势一致时，选取的三个离焦量中的中间的离焦量为精确离焦量。
所述光学邻近修正模型为一种纯光学模型。建模的拟合的过程需要把各个参数统一做计算和回归处理。而本实施例中的光学邻近修正模型的建模过程中将离焦量直接设置在离焦量范围内，可以减少回归处理的时间和次数，缩短光学邻近修正模型的建模时间，提高建模的效率。而现有技术中的光学邻近修正模型中的离焦参数的范围是结合其他参数设定的，每一组参数会得到一个评价函数，评价函数越低越好，但是评价函数有时并不准，会出现参数设置错误，最终得到的模型以及模拟出的关键尺寸并不正确。本实施例将建模过程中的离焦量范围直接设定在所述离焦量范围内，而且本实施例是通过模拟关键尺寸与实际关键尺寸的变化趋势来确定所述光学邻近修正模型的离焦量的，可以保证最终建立的光学邻近修正模型正确，而通过该模型获取的关键尺寸也是正确的。
而在建立模型的数据权重或者个数等做调整得到新数据时，仅需要将调整的参数（即新数据）与设定在离焦量范围内的离焦量进行计算和回归处理，可以缩短拟合时间，进而提高建模效率。
因此，本发明提供了一种提前确定离焦量范围的方法，在拟合时将离焦量设定在离焦量范围内，可以减少了回归处理的时间和次数，缩短了OPC 建模的时间，提高了建模的效率。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (8)
1.一种光学邻近修正模型的建模方法，其特征在于，其至少包括以下步骤：
设计测试图形，并根据所述测试图形制作测试光罩；
利用所述测试光罩将所述测试图形转移至晶圆上，在所述晶圆上形成实际图形，并收集所述实际图形的第一晶圆数据；
通过所述第一晶圆数据确定离焦量范围，具体方法包括：根据所述第一晶圆数据查找所述测试图形中的图形宽疏区的目标点，且所述目标点对应的第一晶圆数据达到工艺目标要求；利用仿真软件绘画出所述图形宽疏区的目标点对应的泊松曲线；获取所述泊松曲线的顶点值，并根据所述顶点值确定所述离焦量范围；
根据所述离焦量范围进行拟合，以建立光学邻近修正模型，其中根据所述离焦量范围进行拟合的方法包括：获取所述图形宽疏区的目标点在聚焦矩阵条件下的第二晶圆数据；在所述第二晶圆数据中选取多个离焦量及其对应的实际关键尺寸，所述多个离焦量包括最佳曝光离焦量、至少一个大于所述最佳曝光离焦量的离焦量以及至少一个小于所述最佳曝光离焦量的离焦量，并绘出所述实际关键尺寸的趋势图；在所述离焦量范围内选取至少三个离焦量分别进行模型计算和回归处理，得到对应的模拟关键尺寸，并绘出所述模拟关键尺寸的趋势图；通过调整在所述离焦量范围内选取的离焦量来调控所述模拟关键尺寸，直至所述模拟关键尺寸与所述实际关键尺寸的变化趋势一致。
2.如权利要求1所述的光学邻近修正模型的建模方法，其特征在于，所述离焦量范围为所述顶点值±10%。
3.如权利要求1所述的光学邻近修正模型的建模方法，其特征在于，获取所述图形宽疏区的目标点在聚焦矩阵条件下的第二晶圆数据的方法包括：
在聚焦矩阵条件下对晶圆进行光刻，将所述宽疏图形的目标点转移至所述晶圆上，以获取所述第二晶圆数据。
4.如权利要求1所述的光学邻近修正模型的建模方法，其特征在于，在所述第二晶圆数据中选取的离焦量数目与在所述离焦量范围内选取的离焦量数目相等。
5.如权利要求4所述的光学邻近修正模型的建模方法，其特征在于，在所述离焦量范围内选取的离焦量数目为三个。
6.如权利要求5所述的光学邻近修正模型的建模方法，其特征在于，在所述模拟关键尺寸与所述实际关键尺寸的变化趋势一致时，在所述离焦量范围内选取的三个离焦量中的中间的离焦量为离焦量精确值。
7.如权利要求1所述的光学邻近修正模型的建模方法，其特征在于，采用特征尺寸测量用扫描电子显微镜获取所述第一晶圆数据和第二晶圆数据。
8.如权利要求1所述的光学邻近修正模型的建模方法，其特征在于，在根据所述第一晶圆数据查找所述测试图形中的图形宽疏区的目标点时，还查找所述测试图形中的图形密集区的锚点，以作为所述测试图形的基准点。
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