CN113741139B - 用于光学邻近修正的重定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于光学邻近修正的重定位方法，包括提供布局图案；指定沿布局图案的线段排列的评估点；识别出问题区域，其中每一问题区域包括至少一线段转折处；依据问题区域的几何图形而对其分类；将每一问题区域分为分别具有至少一评估点的多个重定位区段；进行扫描以取得多条线段在每一重定位区段处的线宽，且取得从每一线段的从每一重定位区段处往外延伸直到接触另一线段的邻近空间的尺寸；以及根据每一评估点对应的线宽、每一评估点对应的邻近空间尺寸、每一评估点所属问题区域的几何图形以及每一评估点所属重定位区段的位置而重新定位评估点。

Description

用于光学邻近修正的重定位方法
技术领域
本发明涉及一种改进光刻制作工艺的方法，且特别是涉及一种用于光学邻近修正(optical proximity correction，OPC)的重定位(retargeting)方法。
背景技术
随着半导体制造的发展，集成电路的关键尺寸(critical dimension)逐渐缩小。当集成电路的关键尺寸缩小至相当于光刻设备的曝光波长时，会产生光学邻近效应(optical proximity effect，OPE)，使得从光掩模至光致抗蚀剂的图案转印产生形变和失真。为了克服光学邻近效应，可通过例如是光学邻近修正(optical proximitycorrection，OPC)对光掩模中预期有可能发生图案转印的形变与失真的部分进行修改。如此一来，降低上述形变与失真的问题。然而，当集成电路的图案复杂且关键尺寸过小时，OPC的成效受到限制。
发明内容
本发明提供一种用于OPC的重定位方法，可改善OPC的制作工艺裕度。
本发明的用于光学邻近修正的重定位方法包括：提供布局图案，其中所述布局图案具有多条线段，分别沿第一方向与交错于所述第一方向的第二方向延伸而分别具有转折处；指定多个评估点，其中所述多个评估点沿所述多条线段的轮廓排列；识别出所述多条线段中的多个问题区域，其中每一问题区域包括所述多个转折处的至少一者；依据所述多个问题区域的几何图形而对所述多个问题区域分类；将所述多个问题区域的每一者划分为多个重定位区段，其中所述多个重定位区段内分别具有所述多个评估点的至少一者；对所述多个问题区域的所述多个重定位区段进行扫描，以取得所述多条线段在每一重定位区段处的线宽，且取得从每一线段的从每一重定位区段处往外延伸直到接触另一线段的邻近空间的尺寸；以及根据每一评估点对应的所述线宽、每一评估点对应的所述邻近空间的所述尺寸、每一评估点所属的所述多个问题区域中的一者的所述几何图形以及每一评估点所属的所述多个重定位区段中的一者的位置以重新定位所述多个评估点。
在一些实施例中，每一问题区域是从对应线段的所述转折处的转折点沿所述第一方向与所述第二方向分别延伸一长度所及的区域。
在一些实施例中，所述长度正比于光刻制作工艺的曝光波长对于所述光刻制作工艺的光学系统的数值孔径的比值。
在一些实施例中，依据所述多个问题区域的所述几何图形而对所述多个问题区域分类的方法包括依据每一问题区域中的所述转折处的转折点的旋转角来对所述多个问题区域分类。
在一些实施例中，多个问题区域中的至少一者包括单一转折处，所述转折处的所述转折点的所述旋转角大于180°且小于360°时对应问题区域被归类为第一类问题区域，且所述转折处的所述转折点的所述旋转角大于0°且小于180°时对应问题区域被归类为第二类问题区域。
在一些实施例中，所述多个问题区域中的至少一者包括第一转折处与第二转折处，所述第一转折处的转折点的旋转角大于180°且小于360°，所述第二转折处的转折点的旋转角大于0°且小于180°，所述多个问题区域的所述至少一者的包括所述第一转折处与所述第二转折处的部分被归类为第三类问题区域。
在一些实施例中，从每一问题区域的所述转折处沿所述第一方向或所述第二方至对应问题区域的边界之间具有所述多个重定位区段中的至少两者。
在一些实施例中，从每一问题区域的所述转折处沿所述第一方向或所述第二方至对应问题区域的边界之间具有所述多个重定位区段中的四者。
在一些实施例中，在重新定位所述多个评估点期间确保所述多个评估点经位移后不彼此接触，或彼此保持大于预定间距。
在一些实施例中，在重新定位所述多个评估点期间所述多个评估点的至少一者朝所属线段的内部移动，且所述多个评估点的另一者朝所属线段的外侧移动。
基于上述，本发明的实施例提供一种在进行OPC之前对布局图案进行微调的方法。特别来说，此布局图案具有对OPC的制作工艺裕度造成限制的复杂二维部分。所述方法包括：指定用以定义出布局图案的轮廓的多个评估点；识别出布局图案中将对OPC的制作工艺裕度造成限制的问题区域；依据问题区域的几何图案而对问题区域进行分类；取得各评估点的可移动范围与地址信息；以及依据上述步骤所取得的参数调整各评估点的位置。如此一来，可对布局图案进行微调。由于上述方法将布局图案的二维部分对OPC的制作工艺裕度所带来的影响纳入对于评估点的重新定位的考虑，故可使OPC能够更容易地对于此种布局图案设计光掩模。因此，可更加准确地将此种布局图案通过光刻制作工艺而转印至晶片上。
附图说明
图1是本发明一些实施例的用于光学邻近修正的重定位方法的流程图；
图2A至图2H是图1所示的方法的各阶段的示意图；
图3是一些实施例绘示原布局图案、经重定位制作工艺而微调的布局图案以及以基于微调后的布局图案所制造的光掩模而在晶片上形成的图案。
符号说明
100、100’:布局图案
102、102a、102b、102c:线段
104、104’:评估点
200:图案
C102a、C102b：转折处
CR、CRa、CR1、CR2、CR3:问题区域
D:影响范围
LS:线距
LW:线宽
R:区域
S:邻近空间
S100、S102、S104、S106、S108、S110、S112:步骤
SG、SG1:重定位区段
V、V102a:顶点
W:宽度
X、Y:方向
θ、θ1、θ2:旋转角
具体实施方式
图1是依照本发明一些实施例的用于光学邻近修正的重定位方法的流程图。图2A至图2H是图1所示的方法的各阶段的示意图。
请参照图1与图2A，进行步骤S100，以提供集成电路的布局图案100。在一些实施例中，可以图形数据库系统(graphic database system，GDS)的格式来提供布局图案100，但本发明并不以此为限。布局图案100为设计图，且用于设计对应的光掩模。在半导体制作工艺期间，可通过光刻制作工艺而将上述光掩模的图案转印至涂布于晶片的光致抗蚀剂上。在制造上述光掩模时，可进行光学邻近修正(optical proximity correction，OPC)，而减少因绕射等因素所造成图案转印的形变与失真。在一些实施例中，布局图案100的关键尺寸(critical dimension)相当小且图案设计复杂，使得即便以光刻相容设计(lithographyfriendly design，LFD)等设计法则辅助进行光学邻近修正(optical proximitycorrection，OPC)也无法制造出适合的光掩模以有效改善上述图案转印的形变与失真的问题，甚至是无法制造出对应于设计图(例如是布局图案100)的光掩模。在此些实施例中，大幅窄化OPC的制作工艺裕度(process window)。举例而言，在此些实施例中，布局图案100的多条线段102(例如是包括线段102a、线段102b与线段102c)可分别具有在35nm至95nm的范围中的线宽LW，且多条线段102之间的线距LS可在35nm至95nm的范围中。此外，多条线段102分别沿多个方向延伸，而分别具有至少一个转折处。换言之，各线段102为二维图案，而非沿单一方向延伸的一维图案。作为范例，线段102a为T形图案且具有两个转折处C102a，而线段102b为L形图案，而具有一个转折处C102b。以下步骤用于对布局图案100进行微调，以使布局图案100经调整而更为光刻相容(lithography friendly)，也就是提高OPC的制作工艺裕度。
请参照图1与图2B，进行步骤S102，指定多个评估点(evaluation point)104。多个评估点104沿着多条线段102的轮廓设置，且彼此分离。如此一来，每一评估点104可代表各线段102的一局部轮廓，而可将多条线段102的轮廓简化成此些评估点104。换言之，多个评估点104定义出多条线段102的轮廓。在一些实施例中，多个评估点104将作为OPC的输入(input)。在作为OPC的输入之前，将对多个评估点104进行评估且选择性地调整多个评估点104的位置，以定义出经调整的布局图案(如图2H所示的布局图案100’)。以此经调整的布局图案进行OPC可提高OPC的制作工艺裕度，且此调整评估点104的方法可称作重定位制作工艺(retargeting process)。需注意的是，所属领域中具有通常知识者可依据制作工艺需求而调整评估点104的数量以及间距，本发明并不以此为限。
请参照图1与图2C，进行步骤S104，以识别出各线段102中对OPC的制作工艺裕度造成限制的问题区域(critical region)CR。作为另一种描述方式，此些对OPC的制作工艺裕度造成限制的问题区域CR可称为光刻热点(lithography hot spot)。在一些实施例中，识别问题区域CR的方法包括先识别出各线段102的顶点V。各顶点V可例如是参照图2A所描述的转折处中的转折点或各线段的端点区域的顶角。通过识别出各线段102的顶点V，可指出各线段102中的二维部分所在位置。基于此些二维部分，难以仅通过例如是LFD等适用于一维图案的设计法则辅助进行OPC来将布局图案100准确地转印至晶片上，而使得OPC的制作工艺裕度受到限制。在识别出顶点V后，以各顶点V为中心而沿着对应线段102的延伸方向朝顶点V的相对两侧延伸至影响范围(affected displacement)D。影响范围D为一长度，且影响范围D所及之处定义出问题区域CR。举例而言，线段102a的其中一问题区域CRa是由位于转折处的顶点V102a往方向X及方向Y延伸至影响范围D，而形成L形区域。在一些实施例中，可由光刻制作工艺的曝光波长以及光学系统的数值孔径(numerical aperture)决定影响范围D。举例而言，可由式(1)计算影响范围D：
D＝λ/NA×1.32 (1)
其中λ为光刻制作工艺的曝光波长，而NA为光刻制作工艺的光学系统的数值孔径。以深紫外光(deep ultraviolet，DUV)光刻技术为例，曝光波长λ可为193nm，而数值孔径可例如是0.85。如此一来，影响范围D可为约300nm。然而，所属领域中具有通常知识者可依据制作工艺设备而改变上述参数值，本发明并不以此为限。
另一方面，各线段102的问题区域CR以外的区域可为一维线段。相较于上述的二维部分，此些一维部分对OPC的制作工艺裕度所造成的限制较少。在一些实施例中，仍可使用本文所述的重定位制作工艺调整此些一维部分内的评估点104的位置。作为替代地，可通过LFD等适用于一维图案的设计法则辅助进行OPC来将布局图案100的此些一维部分准确地转印至晶片上，而不更动此些一维部分内的评估点104的位置。
请参照图1与图2D，进行步骤S106，以依据多个问题区域CR的几何图形(geometry)而对多个问题区域CR进行分类。各问题区域CR的几何图形对于图案转印的影响程度不同。在一些实施例中，可通过各线段102在顶点V处的旋转角θ而将各问题区域CR分成具有不同几何图形的第一类问题区域CR1、第二类问题区域CR2以及第三类问题区域CR3。旋转角θ在180°至360°之间时(标示为旋转角θ1)，问题区域CR的包含对应顶点V的部分被归类为第一类问题区域CR1。旋转角θ在0°至180°之间时(标示为旋转角θ2)，问题区域CR包含对应顶点V的部分被归类为第二类问题区域CR2。此外，问题区域CR的同时包含对应于旋转角θ1与旋转角θ2的两种顶点V的部分可被归类为第三类问题区域CR3。在一些实施例中，第一类问题区域CR1对OPC的制作工艺裕度造成限制的程度(简称为对OPC的影响程度)大于第二类问题区域CR2对OPC的影响程度。另外，第三类问题区域CR3对OPC的影响程度可大于、等于或小于第一类问题区域CR1/第二类问题区域CR2对OPC的影响程度。
请参照图1与图2E，进行步骤S108，以将各问题区域CR划分为多个重定位区段SG。多个重定位区段SG分别包含至少一个评估点104。此外，可对此些重定位区段SG进行编号，而可定义出各评估点104所在的地址(或称位置)。需注意的是，以简洁起见，图2E仅标示出布局图案100的其中两个问题区域CR及其重定位区段SG。在一些实施例中，将各问题区域CR划分为多个重定位区段SG的方法包括将各问题区域CR的顶点V至各端点(边界)之间的区段分别划分为多个重定位区段SG(例如是4个重定位区段SG)。各重定位区段SG的长度可个别调整，以使各重定位区段SG内的评估点104的位移不会彼此干扰。在一些实施例中，各重定位区段SG的长度可小于布局图案100的最小设计空间(minimum design space)。举例而言，各重定位区段SG的长度例如是在35nm至95nm的范围中。
请参照图1与图2F，进行步骤S110，以对多个重定位区段SG分别进行局部扫描，以取得各重定位区段SG的线段宽度W以及邻近空间S的尺寸。各重定位区段SG的线段宽度W定义为对应线段102在各重定位区段SG处的宽度，而各重定位区段SG的邻近空间S定义为从对应线段102的重定位区段SG处往外延伸直到接触另一线段或图案为止的空间。通过取得各重定位区段SG的线段宽度W与邻近空间S的尺寸，可决定各重定位区段SG中的评估点104在后续步骤中所能移动的范围。换言之，可避免各评估点104在后续步骤中朝线段102外移动而接触到其他线段或图案，且可限制各评估点104朝线段102内移动的范围。需注意的是，图2F仅绘示出线段102a的其中一问题区域CR，且以此问题区域CR中的一重定位区段SG(标示为重定位区段SG1)来说明步骤S110中的局部扫描。以图2F所标示的重定位区段SG1为例，线段宽度W为线段102a的沿方向Y延伸的部分的宽度，而邻近空间S定义为从线段102a的重定位区段SG1处沿方向X而往外延伸直到接触另一线段或图案为止的空间。
请参照图1、图2G与图2H，进行步骤S112，以根据各评估点104的各项参数而调整各评估点104的位置。换言之，各评估点104在步骤S112中被重新定位。下文将重新定位的评估点称为评估点104’。如图2G所示，至少一部分的评估点104’偏离各线段102的轮廓，而相较于原先位置而往各线段102的外部或内部位移。通过将代表原布局图案100的各评估点104重新定位，布局图案100可视为经调整为新的布局图案100’(如图2H所示)。需注意的是，图2G与图2H所绘示的是图2F的区域R内的评估点重新定位。在一些实施例中，调整各评估点104的位置所依据的参数包括对应于各评估点104所在的重定位区段SG的线段宽度W(如参照图2F所描述)、对应于各评估点104所在的重定位区段SG的邻近空间S(如参照图2F所描述)、各评估点104所属问题区域CR的几何图形(亦即如参照图2D所述的问题区域CR的类型)以及各评估点的地址(如参照图2E所描述)。可通过计算机运算整理出评估点位移对于上述参数的通式，而在每一次重定位制作工艺期间将对应于原布局图案(例如是布局图案100)的问题区域中的各评估点(例如是评估点104)的各项参数值代入此通式，而计算出此些评估点的位移。在一些实施例中，除了依据各评估点104的各项参数计算各评估点104的位移之外，更可设定各评估点104在各方向上的最大位移，以使各评估点104经位移后不会彼此接触或相互干涉。
另一方面，在一些实施例中，可以本文所述的重定位制作工艺调整各线段102的问题区域CR以外的一维部分的评估点位置，可省略考虑上述关于问题区域CR的几何图案的参数(亦即各评估点104所属问题区域CR的类型)。作为替代地，也可将对应于一维部分中的评估点104的上述关于几何图案的参数设定为不同于第一至第三类问题区域(如参照图2D所说明的第一类问题区域CR1至第三类问题区域CR3)的另一数值。此外，一维部分中的各评估点104的线段宽度W可定义为各线段102在此些评估点104的每一者处的宽度，而一维部分中的各评估点104的邻近空间S则可定义为从各线段102在此些评估点104的位置往外延伸直到接触另一线或图案为止的空间。在替代实施例中，也可不移动此些一维部分内的评估点104的位置。换言之，在此些替代实施例中，一维部分内的评估点104’可实质上重叠于评估点104。
请参照图2E、图2G与图2H，在一些实施例中，重新定位评估点104而对布局图案100进行的微调是以各重定位区段SG(如图2E所示)为单位。换言之，各重定位区段SG内的调整量相同，而不同重定位区段SG的调整量可能相同或不同。因此，经微调的布局图案100’在各重定位区段SG内可能具有平坦的轮廓，而在相邻重定位区段SG之间的介面处的轮廓可能内缩或外张。如此一来，经微调的布局图案100’可能具有锯齿状的轮廓。
至此，完成本发明一些实施例的重定位制作工艺。在一些实施例中，可通过处理器(例如是计算机)完成上述的重定位制作工艺。在完成重定位制作工艺后，可以新的布局图案100’作为OPC的输入，而设计对应的光掩模。随后，可以此光掩模进行光刻制作工艺(或光刻制作工艺与蚀刻制作工艺)，以在晶片上形成对应于原布局图案100的图案。
图3根据一些实施例绘示原布局图案100、经重定位制作工艺而微调的布局图案100’以及以基于微调后的布局图案100’所制造的光掩模而在晶片上形成的图案200。
如图3所示，即便布局图案100具有二维复杂图形且关键尺寸相当小(如参照图2A所描述)，通过重定位制作工艺而微调布局图案100’可提高OPC的制作工艺裕度，而可成功地制造出对应于原布局图案100的光掩模。图3中的图案200示例性地绘示出以上述光掩模进行光刻制作工艺(或光刻制作工艺与蚀刻制作工艺)时，在晶片上所形成的图案。举例而言，图案200可为金属图案，例如是某一层内连线结构的金属线路的一部分。然而，所属领域中具有通常知识者可依据制作工艺需求而将上述的重定位制作工艺用于制造晶片上的其他结构，本发明并不以此为限。在一些实施例中，晶片上的图案200的轮廓大致上沿着经重新定位的评估点104’的排列而延伸。此外，相较于具有锯齿状轮廓的布局图案100’，晶片上的图案200可具有平滑的轮廓。
基于上述，本发明的实施例提供一种在进行OPC之前对布局图案进行微调的方法。特别来说，此布局图案具有对OPC的制作工艺裕度造成限制的复杂二维部分。所述方法包括：指定用以定义出布局图案的轮廓的多个评估点；识别出布局图案中将对OPC的制作工艺裕度造成限制的问题区域；依据问题区域的几何图案而对问题区域进行分类；取得各评估点的可移动范围与地址信息；以及依据上述步骤所取得的参数调整各评估点的位置。如此一来，可对布局图案进行微调。由于上述方法将布局图案的二维部分对OPC的制作工艺裕度所带来的影响纳入对于评估点的重新定位的考虑，故可使OPC能够更容易地对于此种布局图案设计光掩模。因此，可更加准确地将此种布局图案通过光刻制作工艺而转印至晶片上。

Claims (10)

1.一种用于光学邻近修正的重定位方法，包括：
提供布局图案，其中所述布局图案具有多条线段，分别沿第一方向与交错于所述第一方向的第二方向延伸而分别具有转折处；
指定多个评估点，其中所述多个评估点沿所述多条线段的轮廓排列；
识别出所述多条线段中的多个问题区域，其中每一问题区域包括所述多个转折处的至少一者；
依据所述多个问题区域的几何图形而对所述多个问题区域分类；
将所述多个问题区域的每一者划分为多个重定位区段，其中所述多个重定位区段内分别具有所述多个评估点的至少一者；
对所述多个问题区域的所述多个重定位区段进行扫描，以取得所述多条线段在每一重定位区段处的线宽，且取得从每一线段的从每一重定位区段处往外延伸直到接触另一线段的邻近空间的尺寸；以及
根据每一评估点对应的所述线宽、每一评估点对应的所述邻近空间的所述尺寸、每一评估点所属的所述多个问题区域中的一者的所述几何图形以及每一评估点所属的所述多个重定位区段中的一者的位置以重新定位所述多个评估点。
2.如权利要求1所述的用于光学邻近修正的重定位方法，其中每一问题区域是从对应线段的所述转折处的转折点沿所述第一方向与所述第二方向分别延伸一长度所及的区域。
3.如权利要求2所述的用于光学邻近修正的重定位方法，其中所述长度正比于光刻制作工艺的曝光波长对于所述光刻制作工艺的光学系统的数值孔径的比值。
4.如权利要求1所述的用于光学邻近修正的重定位方法，其中依据所述多个问题区域的所述几何图形而对所述多个问题区域分类的方法包括依据每一问题区域中的所述转折处的转折点的旋转角来对所述多个问题区域分类。
5.如权利要求4所述的用于光学邻近修正的重定位方法，其中多个问题区域中的至少一者包括单一转折处，所述转折处的所述转折点的所述旋转角大于180°且小于360°时对应问题区域被归类为第一类问题区域，且所述转折处的所述转折点的所述旋转角大于0°且小于180°时对应问题区域被归类为第二类问题区域。
6.如权利要求4所述的用于光学邻近修正的重定位方法，其中所述多个问题区域中的至少一者包括第一转折处与第二转折处，所述第一转折处的转折点的旋转角大于180°且小于360°，所述第二转折处的转折点的旋转角大于0°且小于180°，所述多个问题区域的所述至少一者的包括所述第一转折处与所述第二转折处的部分被归类为第三类问题区域。
7.如权利要求1所述的用于光学邻近修正的重定位方法，其中从每一问题区域的所述转折处沿所述第一方向或所述第二方至对应问题区域的边界之间具有所述多个重定位区段中的至少两者。
8.如权利要求7所述的用于光学邻近修正的重定位方法，其中从每一问题区域的所述转折处沿所述第一方向或所述第二方至对应问题区域的边界之间具有所述多个重定位区段中的四者。
9.如权利要求1所述的用于光学邻近修正的重定位方法，
其中在重新定位所述多个评估点期间确保所述多个评估点经位移后不彼此接触，或彼此保持大于预定间距。
10.如权利要求1所述的用于光学邻近修正的重定位方法，其中在重新定位所述多个评估点期间所述多个评估点的至少一者朝所属线段的内部移动，且所述多个评估点的另一者朝所属线段的外侧移动。
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