TW201405239A - 光學鄰近修正方法 - Google Patents

Abstract

一種光學鄰近修正(OPC)方法，包括下列步驟。首先，提供一佈局圖案予一電腦系統，且將佈局圖案分類為至少一第一區域以及至少一第二區域。隨後，對第一區域的佈局圖案以及第二區域的佈局圖案進行多次光學鄰近修正運算，其中在第二區域中進行的光學鄰近修正運算的總次數小於在第一區域進行的光學鄰近修正運算的總次數。然後，由電腦系統輸出已修正之佈局圖案至一光罩。

Description

光學鄰近修正方法

本發明係關於一種光學鄰近修正(optical proximity correction,OPC)方法，尤指一種根據光罩圖案的校正難度調整校正次數的光學鄰近修正(OPC)方法。

由於電子產品及其周邊產品係朝輕薄短小方向發展，在半導體製程中，元件縮小化與積集化是必然之趨勢，也是各界積極發展的重要課題，其中微影技術(lithography)係決定元件性能之關鍵技術。

現行的半導體製程係先將積體電路(integrated circuits)的設計圖案形成於一光罩上，隨後將光罩上的圖案藉由曝光與顯影步驟，以一定比例轉移到半導體晶片上的光阻層中，並進一步配合相關的蝕刻製程，將元件逐步形成於半導體晶片上。隨著積體電路之積集度的提升，元件尺寸縮小，在進行圖案轉移時，由於曝光(exposure)製程所能製作出的線段的臨界尺寸(critical dimension,CD)會受限於曝光機台(optical exposure tool)的解析度極限(resolution limit)，因此在對於這些高密度排列的光罩圖案進行曝光以形成光阻圖案時，非常容易產生光學鄰近效應(optical proximity effect)，使得形成於光阻層上的圖案因為過度曝光(overexpose)或是曝光不足(underexpose)，發生解析度減損(resolution loss)，導致光罩上的圖案與光阻層上的圖案不一致，最後造成光阻層上的圖案會與原始的設計尺寸差異甚遠。其中，對於因為光學鄰近效應所引起的圖案偏差，已有許多補 償的方法，以改善圖案轉移後的品質，目前較為廣泛使用之方法為光學鄰近修正(optical proximity correction；OPC)，並已有各式商用光學鄰近修正(OPC)軟體，將光罩上的圖案經由理論圖案校正，以獲得晶圓上正確的圖案。

隨後，經由理論圖案校正的光罩圖案會再利用一製程規則檢測(process rule check；PRC)，以檢測其正確性。例如，利用製程規則檢測來檢測光罩圖案中各線段的直線末端和轉角處，以判斷這些幾何圖案是否符合所設計之積體電路佈局圖案的臨界線寬(critical dimension)和臨界間距(critical space)的限制。如果已修正的光罩圖案完全符合製程規則檢測的規則時，則可將此光罩圖案輸出，以供微影製程使用；然而，若已修正的光罩圖案有部份或全部不符合製程規則檢測時，則已修正的光罩圖案需要全部再重新修正。

目前的光學鄰近修正(OPC)軟體所提供的修正方式，每次光學鄰近修正(OPC)的進行均會依據前次製程規則檢測(PRC)的結果來進一步對整個光罩圖案再作調整，也就是說，一個光罩圖案需要不斷地重複光學鄰近修正(OPC)以及製程規則檢測(PRC)的步驟進行校正，而延遲光罩圖案的出圖時間且增加電腦資源的負荷。因此，如何改善光學鄰近修正(OPC)方法以迅速獲得所需的光罩圖案，減少電腦運算的負荷，進而降低製作成本實為相關技術者所欲改進之課題。

本發明之目的之一在於提供一種一種光學鄰近修正(optical proximity correction,OPC)方法，以節省修正光罩圖案所需的時間。

本發明之一較佳實施例是提供一種光學鄰近修正(OPC)方法，包括下列步驟。首先，提供一佈局圖案予一電腦系統，且將佈局圖案分類為至少一第一區域以及至少一第二區域。隨後，對第一區域的佈局圖案以及第二區域的佈局圖案進行多次光學鄰近修正運算，其中在第二區域中進行的光學鄰近修正運算的總次數小於在第一區域進行的光學鄰近修正運算的總次數。然後，由電腦系統輸出已修正之佈局圖案至一光罩。

本發明的特點在於，先將佈局圖案依照圖案密集度或各圖案的複雜度分類為第一區域以及第二區域。其中第一區域為圖案密集度高或圖案本身不易判別的區域，而第二區域為圖案密集度低或圖案本身易判別的區域，因此，完成對第一區域的圖案修正之預估時間將大於完成對第二區域的圖案修正之預估時間。之後對佈局圖案進行多次光學鄰近修正運算，其中至少一次光學鄰近修正運算僅對第一區域的圖案進行修正，而略過對第二區域的圖案進行修正。據此，可降低電腦系統運算的負荷量，縮短佈局圖案的修正時間，此外，若已修正的光罩圖案有部份不符合製程規則檢測時，也可對光罩圖案做部分修正，毋須全部重新修正，以節省光罩的製作成本。

為使熟習本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成之功效。

請參考第1圖至第4圖。第1圖至第4圖繪示了本發明之一較佳實施例之光學鄰近修正(optical proximity correction,OPC)方法的示 意圖。如第1圖所示，提供一佈局圖案100予一電腦系統(圖未示)之一資料庫中，且利用此電腦系統將佈局圖案100分類為至少一第一區域102以及至少一第二區域104。佈局圖案100係指後續欲轉移至光罩或轉移至半導體晶片上的一光阻層(圖未示)之理想圖案，其包含任何用以構成積體電路(integrated circuits，IC)的特徵圖案例如摻雜區圖案、元件圖案、電路的佈局圖案(layout)等。在本實施例中，佈局圖案100包含複數個幾何圖案(geometric pattern)P1/P2例如條狀圖案與方塊圖案等。

此外，將佈局圖案100分類為第一區域102以及第二區域104的方法可包括下列步驟。首先，將佈局圖案100製作於一測試光罩(圖未示)且透過微影製程將佈局圖案100轉移至一半導體晶片的光阻層上，此步驟也可透過模擬方式完成。接著，用一特定軟體收集各幾何圖案的光罩錯誤增強因子(mask error enhancement factor，MEEF)，標準影像對數斜率(normalized image log slope，NILS)，以及對比值(Contrast)等參數資料，接著，將這些參數代入一公式，使各幾何圖案P1/P2在運算後分別具有一判別值，此公式可以函數形式表示，例如D=f(MEEF，NILS，Contrast)，其中D代表判別值，f代表函數公式。判別值D可用於協助評估各幾何圖案P1/P2是否係易於修正為後續可轉移至光罩的所需圖案，當幾何圖案P1/P2的判別值D越大時，代表此幾何圖案P1/P2係一不易修正的圖案，需要較長的時間修正為後續可轉移至光罩的所需圖案，也就是說，此幾何圖案P1/P2可能具有較複雜的邊緣形狀、小線寬或是與相鄰之幾何圖案的間距過小。在本實施例中，幾何圖案P1係不易修正的圖 案，幾何圖案P2則屬易修正的圖案，但不限於此。

更詳細地說，光罩錯誤增強因子(MEEF)代表著半導體晶片上的光阻層之圖案變動量與光罩之圖案變動量的比值，舉例來說，當圖案的光罩錯誤增強因子(MEEF)越大時，表示在光罩上相同的圖案之線寬變動量，會造成越大的半導體晶片上的光阻層之圖案線寬變動量，因此，圖案越需要被精準地修正，也就是說，判別值D將正相關於光罩錯誤增強因子(MEEF)，且公式中光罩錯誤增強因子(MEEF)的係數較佳為正數。標準影像對數斜率(NILS)代表著穿透光罩圖案邊緣的光源強度斜率，對比值(Contrast)代表著穿透光罩圖案的光源之最亮部分與最暗部分的強度比值，當圖案的標準影像對數斜率(NILS)越大以及/或對比值(Contrast)越大時，表示轉移至半導體晶片上的光阻層之圖案的品質將越佳，越不需修正，因此，判別值D將負相關於標準影像對數斜率(NILS)以及/或對比值(Contrast)，且公式中標準影像對數斜率(NILS)以及/或對比值(Contrast)的係數較佳為負數。

隨後，將各幾何圖案P1/P2的判別值D與一分界值做比較，且將判別值D係實質上大於分界值的各幾何圖案定義為一目標圖案，以定義第一區域。在本實施例中，係以各幾何圖案P1作為目標圖案T。此分界值係一變動值，與佈局圖案之圖案密集度、光源種類或光源架構等製程條件相關。然後，以各目標圖案T作為一參考點，選取一特定範圍R，將各特定範圍R接觸的幾何圖案包括幾何圖案P1以及幾何圖案P2共同定義為第一區域102的佈局圖案。更詳細地說，在本實施例中，係以各目標圖案T的任一端點Q為圓心，一 特定數值為半徑，例如：特定數值可為1微米(micrometer，μm)，使各目標圖案T可分別決定一圓形區域作為各特定範圍R。接下來，將各特定範圍R接觸的所有幾何圖案定義為第一區域102中的佈局圖案，也就是說，第一區域102的佈局圖案即為各圓形區域(特定範圍R)所包含的圖案的集合，此外，將其他剩餘的幾何圖案，亦即第一區域102以外的佈局圖案，定義為第二區域104中的佈局圖案。在本實施例中，第一區域102所包含的佈局圖案之面積約為原始佈局圖案100之總面積的20%，第二區域104所包含的佈局圖案之面積約為原始佈局圖案100之總面積的80%。至此，完成將佈局圖案100分類為第一區域102以及第二區域104的方法。

將佈局圖案100分類為第一區域102以及第二區域104的方法不以上述為限，也可包括下列步驟。如第2圖所示，首先，直接依照圖案密集度，先選取部分佈局圖案200以定義為第一區域202的佈局圖案；再將剩餘的佈局圖案定義為第二區域204的佈局圖案。在本實施例中，佈局圖案200由矩形或條狀圖案所組成，但不以此為限。此外，可將單位面積中圖案密集度較大的緻密區(dense region)定義為第一區域202，而單位面積中圖案密度較小的孤立區(isolated region)則可被定義為第二區域204，也就是說，第一區域202的佈局圖案之圖案密集度係實質上大於第二區域204的佈局圖案之圖案密集度，第一區域202中的圖案彼此間距較小，而第二區域204中的圖案則間距較大，與第二區域204的佈局圖案相比，第一區域202的佈局圖案修正為後續可轉移至光罩的圖案所需的時間原則上將較長。

在完成佈局圖案的分類後，可繼續對佈局圖案進行多次光學鄰近修正運算。光學鄰近修正運算可包括先收集佈局圖案100中各幾何圖案P1/P2的寬度、疏密度以及相對位置，然後，比對資料庫中的修正基準，且計算出各幾何圖案P1/P2的修正值，以對各幾何圖案P1/P2中的各線段之線寬、直線末端以及轉角處進行修正。一般來說，修正的方式包括調整線段之線寬，或是於直線末端或轉角處加入輔助圖案例如邊角截線(serit)或鎚頭狀(hammerhead)的圖案，以避免光罩圖案轉移至半導體晶片上的光阻層時，光阻層上形成的圖案發生偏差(deviation)，例如直角轉角圓形化(right-angled corner rounded)、直線末端緊縮(line end shortened)以及直線線寬增加或縮減(line width increase/decrease)等。

請再參考第1圖，並一併參考第3圖以及第4圖。接下來，對實施於第一區域102的佈局圖案以及第二區域104的佈局圖案的光學鄰近修正運算進行說明。如第3圖所示，圖案P為第一區域102/第二區域104的佈局圖案100中的任一條狀圖案，亦即欲形成於半導體晶片的光阻層上的條狀圖案，而圖案P’為經過第N次光學鄰近修正運算後對應圖案P的修正圖案。當圖案P係位於第一區域102時，圖案P之一邊線與圖案P’之一邊線的間距D1可定義為第一區域102的第N次第一修正值，同樣地，當圖案P係位於第二區域104時，間距D1則可定義為第二區域104的第N次第二修正值。如第4圖所示，圖案P”為圖案P’再經過一次光學鄰近修正運算，亦即經過N+1次光學鄰近修正運算後的修正圖案。當圖案P係位於第一區域102時，圖案P”之邊線與圖案P之邊線的間距D2可定義為第一區 域102的第N+1次第一修正值，同樣地，當圖案P係位於第二區域104時，間距D2則可定義為第二區域104的第N+1次第二修正值。此外，間距D1與間距D2的差值的絕對值可定義為偏差值，也就是說，第一區域102的第N次第一修正值與第N+1次第一修正值之差值的絕對值可定義為第N次第一偏差值，而第二區域104的第N次第二修正值與第N+1次第二修正值之差值的絕對值可定義為第N次第二偏差值，其中N為正整數。在本實施例中，由於第一區域102中的幾何圖案P1係不易修正的圖案，而第二區域104中的幾何圖案P2則屬易修正的圖案，因此，第一區域102的第一修正值之收斂速度會小於第二區域104的第二修正值之收斂速度。據此，當第一修正值收斂時，也就是第一偏差值趨近於0時，表示所有圖案的修正值(第一修正值與第二修正值)均已收斂，佈局圖案100的所有圖案均已完成修正，即可結束光學鄰近修正運算。另外，可再進行一檢測步驟，檢查已修正之佈局圖案是否符合製程規則檢測(process rule check；PRC)的規則，以確認已修正之佈局圖案的正確性。舉例來說，首先透過模擬方式，以模擬已修正之佈局圖案在實施曝光顯影製程後會轉移於光阻層上的圖案，接著將根據已修正之佈局圖案形成的一轉移圖案之線寬，與相對應的佈局圖案之一圖案的原始線寬進行比對，當轉移圖案之線寬與相對應的圖案之原始線寬的差值係實質上小於一可接受的差異範圍(tolerance)時，修正圖案的正確性即獲得進一步的確認。至此，已修正之佈局圖案將可由電腦系統輸出至一光罩，以完成光學鄰近修正(OPC)方法。

值得注意的是，在本實施例中，係額外藉由一判定步驟調整第二 區域104的光學鄰近修正運算實施次數，使在第一區域102進行的光學鄰近修正運算的總次數會大於在第二區域104進行的光學鄰近修正運算的總次數。更詳細地說，當第N次第一偏差值大於第N次第二偏差值時，也就是說，第一區域102的修正中之佈局圖案的收斂狀態較第二區域104的修正中之佈局圖案的收斂狀態不佳時，僅對第一區域102進行第N+2次光學鄰近修正運算，而未對第二區域104進行第N+2次光學鄰近修正運算，以縮減第二區域104的部分運算時間，且降低電腦系統運算的負荷量。而未進行第N+2次光學鄰近修正運算的第二區域104之佈局圖案，則可繼承第N+1次光學鄰近修正運算的結果，也就是說，第N+2次第二修正值直接等於第N+1次第二修正值。另外，當第N次第一偏差值小於或等於第N次第二偏差值時，也就是說，第一區域102的修正中之佈局圖案的收斂狀態與第二區域104的修正中之佈局圖案的收斂狀態相比為較佳或相近時，第一區域102以及第二區域104均需進行第N+2次光學鄰近修正運算。如表1所示，由於第3次第一偏差值(1.1)大於第3次第二偏差值(0.1)，因此在進行第5次光學鄰近修正運算時，僅對第一區域102的佈局圖案進行修正，而未對第二區域104的佈局圖案進行修正，且第二區域104的第5次第二修正值將係直接繼承第4次光學鄰近修正運算的第二修正值(15.4)。同樣地，由於第4次/第5次第一偏差值大於第4次/第5次第二偏差值，因此，在進行第6次至第7次的光學鄰近修正運算時，僅對第一區域102的佈局圖案進行修正，而未對已呈收斂狀態之第二區域104的佈局圖案進行修正。

在其他實施例中，也可不藉由判定方式調整第一區域102與第二區域104的光學鄰近修正運算實施次數，而是直接跳過第二區域104的光學鄰近修正運算，使在第一區域102進行的光學鄰近修正運算的總次數會大於在第二區域104進行的光學鄰近修正運算的總次數，跳過的次數可利用形成一測試光罩進行評估。如表2所示，在進行第2次/第3次/第7次光學鄰近修正運算時，僅對第一區域102的佈局圖案進行修正，而未對第二區域104的佈局圖案進行修正。

為清楚表達本發明之特點，以下以流程圖方式再次說明本發明之光學鄰近修正方法。請參考第5圖以及第6圖，並一併參考第1圖、表1與表2。第5圖繪示了本發明之之一較佳實施例之光學鄰近修正方法的步驟流程圖。如第5圖所示，首先，如步驟501所示，提供一佈局圖案予一電腦系統。接著，如步驟502所示，將佈局圖案分類為至少一第一區域以及至少一第二區域，亦即分類為至少一圖案緻密區域以及至少一圖案孤立區域，或者是至少一難收斂區域以及至少一易收斂區域區域等。然後，如步驟503所示，對第一區域的佈局圖案以及第二區域的佈局圖案進行多次光學鄰近修正運算，其中在第一區域進行的光學鄰近修正運算的總次數大於在第二區域進行的光學鄰近修正運算的總次數。接下來，如步驟504所示，進行一檢測步驟，檢查已修正之佈局圖案是否符合製程規則檢測的規則，以確認已修正之佈局圖案的正確性，當已修正之佈局圖案完全符合製程規則檢測的規則時，則可將此已修正之佈局圖案輸出；然而，若已修正之佈局圖案有部份或全部不符合製程規則檢測的規則時，則可將已修正之佈局圖案再次提供於電腦系統，以前述的分類與多次光學鄰近修正運算進行部分或全部的再修正。最後，如步驟 505所示，由電腦系統輸出已修正之佈局圖案至一光罩。

請繼續參考第6圖，第6圖繪示了本發明之之另一較佳實施例之光學鄰近修正方法的步驟流程圖。如第6圖所示，本發明也提供一判定步驟以決定是否對第二區域的佈局圖案進行光學鄰近修正運算。如步驟601所示，對佈局圖案進行光學鄰近修正運算，且如步驟602所示，先確認第一修正值與第二修正值是否均已收斂，當未收斂時，則進行判斷步驟以決定下一次進行光學鄰近修正運算的區域，若已收斂時，則表示圖案修正已完成，可結束光學鄰近修正運算的迴圈，以減少不必要的光學鄰近修正運算之進行。在一實施例中，可藉由第一偏差值趨近於0，表示圖案之修正已收斂。另外，判斷步驟如步驟603所示，計算第一區域的第一偏差值以及第二區域的第二偏差值，當第一偏差值小於或等於第二偏差值時，對第一區域的佈局圖案以及第二區域的佈局圖案進行下一次的光學鄰近修正運算，而當第一偏差值大於第二偏差值時，則僅對第一區域的佈局圖案進行下一次的光學鄰近修正運算。

綜上所述，本發明的特點在於，先將佈局圖案依照圖案密集度或各圖案的複雜度分類為第一區域以及第二區域。其中第一區域為圖案密集度高或圖案本身不易判別的區域，而第二區域為圖案密集度低或圖案本身易判別的區域，因此，完成對第一區域的圖案修正之預估時間將大於完成對第二區域的圖案修正之預估時間。之後對佈局圖案進行多次光學鄰近修正運算，其中至少一次光學鄰近修正運算僅對第一區域的圖案進行修正，而略過對第二區域的圖案進行修正。據此，可降低電腦系統運算的負荷量，縮短佈局圖案的修正時 間，此外，若已修正的光罩圖案有部份不符合製程規則檢測時，也可對光罩圖案做部分修正，毋須全部重新修正，以節省光罩的製作成本。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100，200‧‧‧佈局圖案

102，202‧‧‧第一區域

104，204‧‧‧第二區域

501，502，503，504，505，601， 602，603‧‧‧步驟

D1，D2‧‧‧間距

P，P’，P”‧‧‧圖案

P1，P2‧‧‧幾何圖案

Q‧‧‧端點

R‧‧‧特定範圍

T‧‧‧目標圖案

第1圖至第4圖繪示了本發明之一較佳實施例之光學鄰近修正(optical proximity correction,OPC)方法的示意圖。

第5圖繪示了本發明之之一較佳實施例之光學鄰近修正方法的步驟流程圖。

第6圖繪示了本發明之之另一較佳實施例之光學鄰近修正方法的步驟流程圖。

501，502，503，504，505‧‧‧步驟

Claims (16)

1. 一種光學鄰近修正(optical proximity correction,OPC)方法，包含：提供一佈局圖案予一電腦系統；將該佈局圖案分類為至少一第一區域以及至少一第二區域；對該佈局圖案進行多次光學鄰近修正運算，其中在該第一區域進行的光學鄰近修正運算的總次數大於在該第二區域進行的光學鄰近修正運算的總次數；以及由該電腦系統輸出已修正之該佈局圖案至一光罩。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學鄰近修正方法，其中將該佈局圖案分類為該第一區域以及該第二區域的方法包括：先選取部分該佈局圖案以定義為該第一區域的該佈局圖案；以及將剩餘的該佈局圖案定義為該第二區域的該佈局圖案。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光學鄰近修正方法，其中該佈局圖案包含複數個幾何圖案(geometric pattern)，且各該幾何圖案分別具有一判別值。
4. 如申請專利範圍第3項所述之光學鄰近修正方法，其中該判別值係正相關於光罩錯誤增強因子(mask error enhancement factor，MEEF)，負相關於標準影像對數斜率(normalized image log slop，NILS)，或負相關於對比值(Contrast)。
5. 如申請專利範圍第3項所述之光學鄰近修正方法，另包括：定義具有該判別值係實質上大於一分界值的各該幾何圖案係一目標圖案； 以各該目標圖案為一參考點，選取一特定範圍，將各該特定範圍接觸的該等幾何圖案定義為該第一區域的該佈局圖案；以及將剩餘的該等幾何圖案定義為該第二區域的該佈局圖案。
6. 如申請專利範圍第5項所述之光學鄰近修正方法，其中該分界值與該佈局圖案之一圖案密集度、光源種類或光源架構等製程條件相關。
7. 如申請專利範圍第5項所述之光學鄰近修正方法，其中各該特定範圍包含以各該目標圖案的一端點為圓心，一特定數值為半徑的一圓形區域。
8. 如申請專利範圍第7項所述之光學鄰近修正方法，其中該特定數值包含1微米(micrometer，μm)。
9. 如申請專利範圍第2項所述之光學鄰近修正方法，其中該第一區域的該佈局圖案之一圖案密集度係實質上大於該第二區域的該佈局圖案之一圖案密集度。
10. 如申請專利範圍第1項所述之光學鄰近修正方法，其中進行多次光學鄰近修正運算的方法包括：對該第一區域進行一第N次光學鄰近修正運算以及一第N+1次光學鄰近修正運算以得到一第N次第一修正值以及一第N+1次第一修正值；以及選擇性對該第二區域進行該第N次光學鄰近修正運算以及該第N+1次光學鄰近修正運算以得到一第N次第二修正值以及一第N+1次第二修正值。
11. 如申請專利範圍第10項所述之光學鄰近修正方法，其中該第N 次第一修正值與該第N+1次第一修正值之差值的絕對值定義為一第N次第一偏差值，N為正整數。
12. 如申請專利範圍第11項所述之光學鄰近修正方法，其中該第N次第二修正值與該第N+1次第二修正值之差值的絕對值定義為一第N次第二偏差值，N為正整數。
13. 如申請專利範圍第12項所述之光學鄰近修正方法，其中當該第N次第一偏差值大於該第N次第二偏差值時，僅對該第一區域進行一第N+2次光學鄰近修正運算，未對該第二區域進行該第N+2次光學鄰近修正運算。
14. 申請專利範圍第13項所述之光學鄰近修正方法，其中當該第N次第一偏差值大於該第N次第二偏差值時，一第N+2次第二修正值直接等於該第N+1次第二修正值。
15. 申請專利範圍第12項所述之光學鄰近修正方法，其中當該第N次第一偏差值小於或等於該第N次第二偏差值時，對該第一區域以及該第二區域進行一第N+2次光學鄰近修正運算。
16. 如申請專利範圍第1項所述之光學鄰近修正方法，另包括進行一檢測步驟，檢查已修正之該佈局圖案是否符合一製程規則檢測(process rule check；PRC)的規則，以確認已修正之該佈局圖案的正確性。