FR2993374A1 - Procede d'elaboration d'un masque de photolithographie - Google Patents

Abstract

Procédé d'élaboration d'un masque de photolithographie à partir d'un ensemble de cellules initiales de masque agencées pour former un masque initial, ledit ensemble comprenant au moins une première et une deuxième cellule de masque initiale ayant au moins un élément de masque en commun au sein d'une région initiale du masque initial, ledit procédé comprenant- une élaboration d'une première cellule de masque modifiée et d'une deuxième cellule de masque modifiée (E11, E12) comportant des traitements OPC, une comparaison (E20) de la position dudit élément de masque en commun entre la première cellule de masque modifiée et la deuxième cellule de masque modifiée et, si le résultat de ladite comparaison est supérieur à un seuil, une élaboration d'une nouvelle région de masque (E30) comportant un traitement de correction optique de proximité sur la région initiale, et une élaboration dudit masque de photolithographie à partir d'au moins la nouvelle région de masque.

Description

Procédé d'élaboration d'un masque de photolithographie L'invention concerne les circuits intégrés, notamment la photolithographie et en particulier l'élaboration de masques utilisés pour ces étapes de photolithographie. Les étapes de photolithographie permettent de former des motifs dans des couches de résines en utilisant des masques. Ces masques comprennent des motifs qui différent généralement des motifs qui seront formés dans la couche de résine. Ces différences de géométrie sont dues aux effets dits de proximité. De manière classique, on modifie préalablement les masques de photolithographie pour prendre en compte les effets de proximités, en mettant en oeuvre des procédés dits de correction optique de proximité (« OPC : Optical Proximity Correction » en langue anglaise). Par ailleurs, des effets de proximité relatifs aux étapes de gravure peuvent également apparaitre. On modifie donc les masques de photolithographie en prenant en considération ces effets. On utilise généralement le terme OPC pour tout procédé de modification de masque corrigeant des effets optiques ou de gravure. Dans un procédé dit OPC, on met en oeuvre des simulations de photolithographie permettant de comparer un motif simulé dans une couche de résine et le motif désiré. Le résultat de cette comparaison est utilisé pour modifier le masque utilisé pour la simulation suivante, ou élaborer le masque de photolithographie après un nombre suffisant de simulations de photolithographie. Afin de simplifier l'élaboration de masques de photolithographie et de réduire la durée de cette élaboration, il a été proposé de hiérarchiser le motif, en utilisant une pluralité de cellules.

Ces cellules peuvent comprendre d'autres cellules et les cellules de plus bas niveau comprennent des motifs sous la forme de polygones. On peut ainsi mettre en oeuvre un procédé dit OPC sur une cellule et utiliser ce résultat pour l'élaboration du masque qui est simplifiée si la cellule apparait plusieurs fois dans le motif entier du masque. Cette hiérarchie peut être réalisée préalablement à la mise en oeuvre du procédé OPC, par exemple en formant un masque en recopiant les cellules identiques. Il est néanmoins possible, lors de la mise en oeuvre du procédé OPC, de considérer le masque comme un motif sans hiérarchie, et de former une nouvelle hiérarchie plus adaptée à la mise en oeuvre du procédé OPC. Afin d'améliorer la qualité du masque élaboré à partir de cellules, on met en oeuvre des simulations de photolithographie qui prennent en compte les éléments qui seront voisins de la cellule une fois implantée dans le masque. On obtient ainsi des résultats d'OPC de meilleure qualité. On ne conserve néanmoins que le résultat du procédé OPC pour les polygones contenus dans la cellule.

On peut également remettre en oeuvre d'autres procédés d'OPC pour les polygones situés au voisinage de la frontière entre deux cellules quand une cellule comporte plusieurs cellules sur lesquelles on a mis en oeuvre des procédés dits OPC. Sur les figures la, lb, le et ld, on a représenté un exemple de cellules d'un masque afin d'illustrer le choix des polygones sur lesquels les procédés dits OPC sont mis en oeuvre de manière classique. Sur la figure la, on a représenté schématiquement une cellule CC d'un masque de photolithographie. On peut noter que cette cellule correspond au dessin initial, ou « layout » en langue anglaise, que l'on souhaite former dans une couche de résine. La cellule CC comprend une cellule CA et une cellule CB adjacentes. Chacune des cellules CA et CB comprend une pluralité de polygones, la cellule CA comporte trois polygones PA1, PA2 et PA3, et la cellule CB comporte quatre polygones PB1, PB2 et PB3 et PB4. Des procédés préalables d'OPC peuvent avoir été mis en oeuvre respectivement pour la cellule CA et la cellule CB. On peut, de manière classique, mettre en oeuvre d'autres procédés d'OPC sur certains polygones afin d'obtenir un meilleur masque de photolithographie. Par exemple, sur la figure lb, on a représenté la cellule CA qui comprend un premier groupe de polygones GAl. Le premier groupe de polygones GA1 comprend les polygones PA1 et PA2. Les polygones du premier groupe GA1 n'ont pas de voisin supplémentaire quand la cellule CA est placée dans la cellule CC. Au contraire, un deuxième groupe GA2, comprenant le polygone PA3, correspond aux polygones de la cellule CA qui ont un voisinage qui n'est plus le même quand la cellule CA est dans la cellule CC. En d'autres termes, on peut conserver le résultat d'un procédé préalable d'OPC pour les polygones du premier groupe GA1, et il est préférable de remettre en oeuvre un procédé d'OPC pour le deuxième groupe GA2 prenant en compte le voisinage de ce deuxième groupe GA2 dans la cellule CC.

De la même manière, on peut définir un premier groupe GB1 comprenant les polygones PB2, PB3 et PB4, et un deuxième groupe GB2 comprenant le polygone PB1 (figure 1c). Sur la figure ld, on a représenté les polygones qui seront utilisés pour mettre en oeuvre des procédés d'OPC pour la cellule CC.

Un groupe GCO comprend les polygones pour lesquels on met en oeuvre un procédé d'OPC et pour lesquels on va conserver le résultat du procédé d'OPC. Un autre groupe de polygone a été représenté, à savoir le groupe GCA de polygones additionnels uniquement utilisés pour mettre en oeuvre des simulations de photolithographie et pour lesquels on ne conserve pas les résultats du procédé d'OPC. Avant de fabriquer le masque, on met généralement en oeuvre une étape finale de vérification, c'est-à-dire une simulation de photolithographie du masque complet obtenu après tous les procédés d'OPC, en supprimant toute hiérarchie pour obtenir un motif ne comprenant que des polygones tous situés sur un même niveau. La suppression de la hiérarchie pour obtenir un motif ne comprenant que des polygones est une opération dans laquelle on « aplatit » le masque, ce qui permet de mettre en oeuvre une simulation « à plat », selon des expressions bien connues de l'homme du métier.

Lors de cette étape de vérification, des erreurs peuvent apparaitre, et ce malgré la mise en oeuvre des procédé d'OPC prenant en considération le voisinage des polygones qui varie en fonction de l'agencement des cellules. Ces erreurs peuvent être dues à un mauvais traitement de la hiérarchie et les erreurs de ce type sont couramment désignées par l'homme du métier sous l'expression anglo-saxonne de « hierarchical bug » ou encore « patch boundary bug ». Par erreur, on entend notamment des contacts non voulus apparaissant entre des motifs, des ouvertures non voulues, ou encore des tailles de motifs ou des écarts entre des motifs qui sont suffisamment petits pour dépasser des dimensions minimales autorisés. L'apparition de ces erreurs est due à l'utilisation des cellules hiérarchisées, alors qu'un procédé d'OPC mis en oeuvre sur l'intégralité du masque permet d'empêcher l'apparition d'erreurs, mais n'est cependant pas applicable car nécessitant des temps de calculs trop longs et des fichiers informatiques trop volumineux. En outre, lorsqu'une erreur est détectée lors d'une étape de vérification, la correction de cette erreur est particulièrement longue et coûteuse.

Il a également été proposé de modifier localement le masque après l'étape de vérification, mais cette étape est complexe à mettre en oeuvre et la partie réparée est difficilement intégrée au masque de photolithographie. Selon un mode de mise en oeuvre et de réalisation, il est proposé un procédé d'élaboration d'un masque de photolithographie permettant d'éviter l'apparition d'erreurs dues à la hiérarchie des cellules. Selon un aspect, il est proposé un procédé d'élaboration d'un masque de photolithographie à partir d'un ensemble de cellules initiales de masque agencées pour former un masque initial, ledit ensemble comprenant au moins une première et une deuxième cellules de masque initiales ayant au moins un élément de masque en commun, l'une des cellule pouvant être incluse dans l'autre cellule et ledit élément de masque en commun pouvant être un segment de polygone, au sein d'une région initiale du masque initial, ledit procédé comprenant : - une élaboration d'une première cellule de masque modifiée comportant un premier traitement de correction optique de proximité sur la première cellule de masque initiale, - une élaboration d'une deuxième cellule de masque modifiée comportant un deuxième traitement de correction optique de proximité sur la deuxième cellule de masque initiale, - une comparaison de la position dudit élément de masque en commun entre la première cellule de masque modifiée et la deuxième cellule de masque modifiée et, si le résultat de ladite comparaison est supérieur à un seuil, une élaboration d'une nouvelle région de masque comportant un troisième traitement de correction optique de proximité sur la région initiale, et une élaboration dudit masque de photolithographie à partir d'au moins la nouvelle région de masque. L'ensemble de cellules initiales de masque agencées pour former un masque initial correspond à une structure de masque qui peut être hiérarchisée. Cette hiérarchie peut avoir été mise en oeuvre à tout moment préalablement aux étapes d'élaboration de cellules de masque modifiées. En outre, par « cellule », on entend toute portion de masque, l'homme du métier pouvant désigner les cellules sous différents vocables anglo-saxon : « cell », « tile » ou encore « patch ». Les cellules initiales peuvent également être générées uniquement en vue de la mise en oeuvre de procédés d'OPC. L'étape de comparaison permet de détecter si les résultats de deux procédés différents d'OPC sont différents. Une différence de position pour un segment de polygone pour lequel on a mis en oeuvre un traitement de correction optique de proximité dans des conditions différentes peut indiquer qu'une erreur due à la hiérarchie est susceptible d'apparaître. On peut alors mettre en oeuvre un procédé d'OPC pour une zone, par exemple la région initiale, suffisamment large pour prendre en considération le voisinage du segment.

On peut élaborer ledit masque de photolithographie à partir d'une région supplémentaire de dimensions inférieures à la nouvelle région de masque. Ainsi, on peut ne conserver pour la réalisation de la nouvelle région de masque que certains polygones ou segments proches de l'élément en commun, même si le procédé d'OPC utilise pour ses simulations une plus grande région. Selon un autre aspect, il est proposé un système informatique, par exemple un ordinateur portable ou non ou bien un processeur et ses mémoires associées, comprenant des moyens configurés pour mettre en oeuvre le procédé tel que défini ci-avant. Selon un autre aspect, il est proposé un produit programme d'ordinateur chargeable directement dans une mémoire d'un système informatique, comprenant des portions de code logiciel pour l'exécution du procédé tel que défini ci-avant lorsque ledit programme est exécuté sur ledit système informatique. Selon encore un autre aspect, il est proposé un support lisible par un système informatique, ayant des instructions exécutables par ordinateur adaptées pour provoquée l'exécution par le système informatique du procédé tel que défini ci-avant. D'autres avantages et caractéristiques de l' invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de mises en oeuvre et de réalisation, nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels : - les figures la, lb, le et ld, déjà décrites, illustrent un procédé classique d'élaboration de masque de photolithographie, - les figures 2 à 4 illustrent schématiquement différentes étapes d'un mode de mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention, - la figure 5 illustre un résultat obtenu par un procédé selon l'art antérieur, et - les figures 6 et 7 sont relatives à un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Sur la figure 2, la référence SINF désigne globalement un système informatique, par exemple un ordinateur, comportant des moyens tels qu'une unité centrale et des moyens de mémoire, configurés pour mettre en oeuvre un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Selon le mode de mise en oeuvre illustré sur la figure 2, il est prévu tout d'abord une élaboration d'une première cellule modifiée (étape El 1) et une élaboration d'une deuxième cellule de masque modifiée (étape E12). Ces élaborations sont mises en oeuvre au moyen d'un masque initial, élaboré à partir d'un ensemble de cellules de masque initiales, avec pour chaque élaboration El 1 et E12 un traitement de correction optique de proximité. On peut ensuite mettre en oeuvre une comparaison (étape E20), qui concerne au moins un élément en commun aux deux cellules. Si le résultat DIFF de cette comparaison est supérieur à un seuil, on élabore une nouvelle région de masque de photolithographie (étape E30) permettant d'obtenir un masque de photolithographie. Si au contraire le résultat DIFF est inférieur ou égal au seuil, on obtient directement le masque de photolithographie. On va maintenant décrire, en se référant aux figures 3 à 7, un exemple de mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention sur une portion d'un masque initial de photolithographie. Plus précisément, sur la figure 3, on a représenté une partie d'une première cellule de masque initiale dont les contours sont notés Cil et forment un ensemble couramment désigné par le terme « polygone ». L'étape Ell décrite en se référant à la figure 2 peut être mise en oeuvre ici par un procédé d'OPC (comprenant au moins une simulation de photolithographie et au moins une modification du contour CI1). Après la mise en oeuvre du procédé d'OPC, on obtient un contour modifié CM1 (ou polygone modifié). Enfin, on peut mettre en oeuvre une simulation de photolithographie à partir du contour modifié CM1 qui permet d'obtenir un contour simulé CS1. Une analyse selon des critères classiques du contour simulé CS1 indique qu'aucune erreur n'apparait en utilisant un masque formé à partir du contour CM1.

On peut noter que la partie de la cellule représentée après simulation (contour simulé CS1) comporte deux éléments (c'est-à-dire deux bandes de résine), qui sont séparées par une distance Dl. De la même manière, sur la figure 4, on a représenté une partie d'une deuxième cellule de masque initiale dont les contours sont notés Cl2. Dans la partie représentée ici, le contour Cl2 est le même que le contour CIl. A titre d'exemple non limitatif, la deuxième cellule peut être incluse dans la première cellule. Le contour modifié CM2 (ou polygone modifié) obtenu après un procédé d'OPC (étape E12) diffère du contour CM1. En effet, même si les parties représentées ici sont similaires, l'environnement non représenté peut différer entre la première et la deuxième cellule, et cet environnement modifie les résultats d'un procédé d'OPC. On peut d'ores et déjà noter que ce sont les deux contours modifiés CM1 et CM2 qui vont être comparés lors de la mise en oeuvre de l'étape E20. Une simulation de photolithographie peut être mise en oeuvre afin d'obtenir un contour simulé CS2, dont l'analyse selon des critères classiques indique ici qu'on obtient un contour simulé sans erreurs. On peut noter que l'espacement entre les deux parties correspond ici à une distance D2 différente de Dl. Les distances Dl et D2 sont supérieures aux distances minimales autorisées entre deux portions de résine. Sur la figure 5, on a représenté le résultat obtenu par un procédé selon l'art antérieur, dans lequel après l'élaboration des contours CM1 et CM2, on sélectionne des segments de ces contours pour former un contour modifié CME qui peut éventuellement provoquer des erreurs dues à la hiérarchie. Une simulation peut fournir le contour simulé CSE dans lequel les deux bandes de résines sont particulièrement proches, espacées d'une distance DE. La distance DE est ici suffisamment faible pour être considérée comme une erreur qui arrêtera l'élaboration du masque. Dans l'invention, on ne forme pas, comme dans l'art antérieur, de contour au moyen des deux contours modifiés CM1 et CM2, mais on utilise ces contours CM1 et CM2 pour les comparer (étape E20) de façon à obtenir des informations de distance que l'on va comparer à un seuil. Ces deux contours ont été superposés sur la figure 6. Plus précisément, le contour CM1 a été représenté en trait discontinu, et le contour CM2 en trait plein. Sur cette figure, on peut noter que deux segments ont une position sensiblement différente entre les deux contours. Plus précisément un segment SA1 du contour CM1 a une position différente d'un segment correspondant SA2 du contour CM2. Par ailleurs, un segment SB1 du contour CM1 a une position différente d'un segment SB2 correspondant du contour CM2. Les segments SA1 et SA2 sont séparé par une distance DA, et les segments SB1 et SB2 sont séparés par une distance DB. Un seuil de distance a été préalablement défini, à titre d'exemple non limitatif, si l'étape de photolithographie correspondant au masque a une finesse de 55 nanomètres (par exemple une photolithographie pour couche de silicium polycristallin destinée à former des électrodes de grille de transistors CMOS), le seuil de distance peut être de l'ordre de 10 nanomètres.

Dans l'exemple illustré, si la distance DA est inférieure à 10 nanomètres, alors on peut estimer qu'il n'y a pas de risque d'apparition d'une erreur due à la hiérarchie des cellules. Si la distance DB est supérieure à 10 nanomètres, on peut estimer qu'il y a un risque d'apparition d'une erreur due à la hiérarchie des cellules. On met alors en oeuvre un procédé supplémentaire d'OPC pour une région de masque comprenant ce segment (étape E30). Les dimensions de cette région peuvent être choisies larges, par exemple un carré de 2,5 micromètres de côté, ce qui permet d'avoir un environnement correct pour la mise en oeuvre d'un procédé d'OPC. Bien entendu, dans cette région, on n'a que des polygones, le procédé d'OPC étant réalisé sur une partie de masque dite à plat, sans cellules. Le seuil peut être choisi plus petit de manière à éliminer tout risque d'erreur due à la hiérarchie des cellules. Néanmoins, un seuil plus petit peut entrainer une durée de calcul trop long.

Bien entendu, on peut, après l'OPC, ne conserver les résultats (c'est-à-dire les modifications de masque), uniquement pour une région de dimensions plus petites, par exemple un carré de 1,25 micromètre de côté.

On obtient alors, comme illustré sur la figure 7, un nouveau contour modifié NCM, obtenu à partir d'un contour initial CI comprenant les contours Cil et Cl2, et qui permet d'obtenir un contour simulé CS de meilleure qualité que le contour CSE. En outre, la distance DF séparant deux parties est ici plus large que la distance DE décrite en se référant à la figure 5, ce qui indique qu'il est peu probable que les deux parties se contactent. Le nouveau contour modifié peut ensuite être utilisé pour l'élaboration du masque de photolithographie final. On peut noter qu'une étape ultérieure de vérification peut être mise en oeuvre, et que lors de cette étape, aucune erreur due à la hiérarchie des cellules ne sera détectée. Selon un aspect, l'invention peut donc être mise en oeuvre uniquement lors des boucles des procédés d'OPC permettant d'obtenir le masque de photolithographie. On peut donc empêcher l'apparition des erreurs dues à la hiérarchie et ce sans étape ultérieure de réparation. Par ailleurs, parce que des procédés d'OPC sur des portions de masque « aplati » (qui peuvent nécessiter des temps de calculs élevés) ne sont mis en oeuvre que sur des portions où il y a un risque d'apparition d'erreur hiérarchique (déterminées lors de l'étape E20), le temps de calcul nécessaire à la mise en oeuvre de l'invention augmente très peu la durée de l'élaboration du masque (d'un ou deux pourcent en pratique), ce qui est négligeable par rapport à la mise en oeuvre d'une réparation.

Claims (5)

1. REVENDICATIONS1. Procédé d'élaboration d'un masque de photolithographie à partir d'un ensemble de cellules initiales de masque agencées pour former un masque initial, ledit ensemble comprenant au moins une première cellule de masque initiale et une deuxième cellule de masque initiale ayant au moins un élément de masque en commun au sein d'une région initiale du masque initial, ledit procédé comprenant : - une élaboration d'une première cellule de masque modifiée (E11) comportant un premier traitement de correction optique de proximité sur la première cellule de masque initiale, - une élaboration d'une deuxième cellule de masque modifiée (E12) comportant un deuxième traitement de correction optique de proximité sur la deuxième cellule de masque initiale, - une comparaison (E20) de la position dudit élément de masque en commun entre la première cellule de masque modifiée et la deuxième cellule de masque modifiée et, si le résultat de ladite comparaison est supérieur à un seuil, une élaboration d'une nouvelle région de masque (E30) comportant un troisième traitement de correction optique de proximité sur la région initiale, et une élaboration dudit masque de photolithographie à partir d'au moins la nouvelle région de masque.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on élabore ledit masque de photolithographie à partir d'une région supplémentaire de dimensions inférieures à la nouvelle région de masque.
3. 3. Système informatique (SINF) comprenant des moyens configurés pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 et 2.
4. 4. Produit programme d'ordinateur chargeable directement dans une mémoire d'un système informatique (SINF), comprenant des portions de code de logiciel pour l'exécution du procédé selon l'une des revendications 1 et 2 lorsque ledit programme est exécuté sur ledit système informatique.
5. 5. Support lisible par un système informatique (SINF), ayant des instructions exécutables par ordinateur adaptées pour provoquer l'exécution par le système informatique du procédé selon l'une des revendications 1 et 2.5