一種光學鄰近修正方法

2023-06-04 12:46:16

專利名稱：一種光學鄰近修正方法
技術領域：
本發明涉及半導體製造工業中的光刻製程，尤其涉及對製備掩膜過程中的光學鄰近修正(Optical Proximity Correction, 0PC)方法。
背景技術：
集成電路製造技術是一個複雜的工藝，每隔18到24個月就會更新換代。表徵集成電路製造技術的一個關鍵參數最小特徵尺寸即關鍵尺寸(Critical Dimension),從最初的125um發展到現在的0.13um甚至更小，這使得每個晶片上幾百萬個元器件成為可能。光刻技術是集成電路製造工藝發展的驅動力，也是其中最複雜的技術之一。相對於其他的單個製造技術來說，光刻對晶片性能的提高有著革命性的貢獻。在光刻工藝開始之前，集成電路的結構會先通過特定的設備複製到一塊較大(相對於生產用的矽片來說)名為掩膜的石英玻璃片上，然後通過光刻設備產生特定波長的光(如波長為248nm的紫外光)將掩膜上集成電路的結構複製到生產晶片所用的矽片上。電路結構在從掩膜複製到矽片過程中，會產生失真，尤其是到了 0.13um及以下製造工藝階段，如果不去改正這種失真的話會造成整個製造技術的失敗。所述失真的原因主要是光學鄰近效應(OpticalProximity Effect, ΟΡΕ),即由於投影曝光系統是一個部分相干光成像系統,理想像的強度頻譜幅值沿各向有不同的分布，但由於衍射受限及成像系統的非線性濾波造成的嚴重能量損失，導致空間像發生園化和收縮的效應。要改正這種失真，半導體業界的普遍做法是利用預先在掩膜上進行結構補償的方法，這種方法叫做光學鄰近修正(OPC)方法。OPC的基本思想是:對集成電路設計的圖形進行預先的修改，使得修改補償的量正好能夠補償曝光系統造成的OPE效應。因此，使用經過OPC的圖形做成的掩膜，通過光刻以後，在晶片上就能得到最初想要的電路結構。由於受物理極限的影響，在做圖形設計時，往往需要將圖形設計成規則圖形，即需要相鄰兩邊之間的夾角為45度的整數倍。然而在客戶提供的圖形中，會因為功能上的需要而出現許多不符合設計規則的圖形，這些違反設計規則的圖形會嚴重地影響到OPC修正的準確度。請參見圖1A至圖1C，圖1A是客戶提供的原始圖形數據，在圖中標識出來的多邊形I出現了相鄰兩邊夾角為非45度的不規則圖形。圖1B是經過OPC處理後得到的效果圖，可以看到在相同的部位上，原本的線條部位出現了尖角，這樣會增加光罩廠在寫光罩時的困難度。而圖1C是對曝光效果進行模擬得到的仿真圖，可以看到非規則部分的誤差比較大，在本例中達到11.3nm左右，這對於OPC修正來說，是不能接受。因此有必要對現有的OPC修正方法進行改正，以提高OPC修正處理中的準確度。

發明內容
有鑑於此，本發明提出了一種光學近似修正方法，該修正方法能夠減少因不規則圖形對光學近似修正的影響，提高光學鄰近處理過程的準確度。
根據本發明的目的提出的一種光學鄰近修正方法，包括步驟:根據工藝規格確定光刻工藝參數；根據所述光刻工藝參數確定光學鄰近修正模型，建立光學鄰近修正的運算程序；提供一待光學鄰近修正的圖形，根據一圖形設計規則，確定該圖形中不符合設計規則的部分；對不符合設計規則的部分做一圖形預處理，將該些部分的圖形規則化，並得到預處理之後的圖形；對所述預處理之後的圖形運行所述光學鄰近修正的運算程序，得到該圖形的修正圖形。優選的,所述光刻工藝參數包括曝光光路的光學參數、光刻膠材料的材料參數以及刻蝕工藝的化學參數。優選的，所述圖形設計規則為:在圖形中，相鄰兩條連線的夾角為45度整數倍。優選的，所述確定不符合設計規則的部分圖形包括如下步驟:將待光學鄰近修正的圖形輸入一計算機中，並將該圖形文件轉化成一種能夠進行圖形處理的格式；然後通過一圖形處理軟體，識別出圖形中所有的線條；計算該些線條中任意兩條相鄰直線的夾角，並判斷該夾角值是否為45度的整數倍;最後將判斷結果為否的部分進行標識，該部分區域所在的圖形即為不符合設計規則的部分圖形。優選的，所述圖形預處理是依賴軟體級的處理方式，將所述被不符合設計規則的部分圖形以規則圖形進行替換。優選的，所述替換是利用圖形處理軟體，對不符合設計規則的部分計算後，畫出符合規則的規則圖形，然後以規則圖形進行替換。優選的，所述替換是根據圖形所需的工藝及尺寸，直接調用一符合原圖形數據的資料庫中的規則圖形進行替換。上述方法中，通過將客戶提供的原始圖形中，不符合規則的部分進行預處理，使該些部分的圖形轉化成符合規則的形狀，然後在對整個圖形進行OPC處理，從而使本發明可以避免因非規則圖形對OPC處理帶來的影響，大大提高了 OPC處理的準確度


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1A是客戶提供的原始圖形。圖1B是經過OPC處理後得到的效果圖。圖1C是對曝光效果進行模擬得到的仿真圖。圖2是本發明的光學鄰近修正方法的流程示意圖。
具體實施例方式在0.13um以下技術節點的關鍵層次比如TO(有源區層次)，GT (柵氧層次)，An (金屬連線層次)的⑶(關鍵尺寸)越來越小，⑶已經接近甚至小於光刻工藝中所使用的光波波長，因此光刻過程中，由於光的衍射和幹涉現象，實際矽片上得到的光刻圖形與掩膜版圖形之間存在一定的變形和偏差，光刻中的這種誤差直接影響電路性能和生產成品率.為儘量消除這種誤差，一種有效的方法是光學鄰近修正(OPC)方法。正如背景技術中所述，目前由於客戶提供的需要OPC修正處理圖形越來越複雜，且由於不同客戶的需求，在圖形中加入了許多不符合設計規則的部分，在為該部分非規則的圖形做OPC處理時，往往會出現諸如尖角之類錯誤形狀，大大降低了 OPC修正的準確性，給掩膜製作帶來了極大的難度。本發明的思路是在對客戶提供的圖形做OPC處理之前，對圖形做預處理，依據軟體級的自動識別和糾正，將圖形中非規則的部分用規則的圖形代替。這樣一來，在做OPC處理時，就可以避免因非規則圖形帶來的諸如尖角等不利於掩模圖形製作的形狀，從而提高了 OPC處理的準確性。下面將以具體實施方式
對本發明的光學鄰近修正方法進行詳細說明。請參見圖2，圖2是本發明的光學鄰近修正方法的流程示意圖。如圖所示，該修正方法包括步驟:Sll:根據工藝規格，確定光刻工藝參數。由於生產不同的半導體器件，所使用到的光刻工藝具有很大差別，即使在同一半導體器件在製作過程中，頁需要進行多道光刻工藝，比如TO(有源區層次)，GT (柵氧層次)，An (金屬連線層次)等。在這些不同層次上進行的光刻工藝，所使用到的工藝規格都不相同，因此先要根據所需要實現的器件功能確定半導體器件的工藝規格，並根據工藝要求，確定圖形的特徵尺寸。在得到工藝規格之後，還需要確定光刻工藝的具體參數，所述光刻工藝具體參數包括曝光光路的光學參數、光刻膠的材料參數以及刻蝕工藝的化學參數。所述曝光光路的光學參數主要指光路的數值孔徑、縮放倍率以及曝光光源等具體參數。所述光刻膠的材料參數主要是指光刻膠材料的解析度、曝光速率、光敏度等具體參數。所述刻蝕工藝的化學參數主要是指刻蝕劑的酸鹼性以及化學性質等具體參數。由於製作不同等級特徵尺寸所採用到的光刻工藝不同，因此需要對光刻工藝參數有個明確的定位。S12:根據所述光刻工藝參數確定光學鄰近修正模型，建立光學鄰近修正的運算程序。在確定完光刻工藝參數後，可以進行OPC建模。建模的基本流程如下:首先是在標片上放置預先設計的測試圖形，收集到一組真實光刻晶片的數據。然後使用同樣的測試圖形，利用OPC建模工具進行模擬，如果摸以得到的圖形尺寸與相對應的真實晶片數據能夠很好的符合，那麼就可以認為在這樣一個有限的樣品空間(sampling space)中，模擬得到的模型能夠很好的描述整個曝光系統和化學效應，因此就能用來定量在預知情況下的OPE效應，從而可以用來進行0PC。在工廠端，由於廠家在多數情況下會對自家生產的產品工藝建有相應的資料庫，因此建模過程也可簡化為調取數據的過程，只需輸入相對應的數據模型，就能調取到所需的OPC模型。在建完OPC模型後，還需要編寫OPC處理的程序，以用於將適用的圖形進行OPC處理。
S13:提供一待光學鄰近修正的圖形，根據一圖形設計規則，確定該圖形中不符合設計規則的部分。所述待修正的圖形即為製作半導體器件或電路圖形用的掩膜圖形，通常由客戶按照自身需求設計。隨著半導體工藝的發展，能夠集成到晶片上的器件也越來越多，因此掩膜圖形也隨之變得越來越複雜。一些客戶在設計圖形時，經常加入一些不符合圖形設計規則的形狀。所述圖形設計規則是為了保證在進行OPC處理後，不會產生不友善圖形，比如尖角或者具有過多內角的圖形。在本發明中，所述圖形設計規則為在圖形中，相鄰兩條連線的夾角為45度整數倍。因此在該步驟中，主要目的就是尋找並識別出圖形中，任何兩條相鄰直線之間的夾角不為45度的部分。具體的過程如下:首先，將客戶提供的待光學鄰近修正的圖形輸入一計算機中，並將該圖形文件轉化成一種能夠進行圖形處理的格式。然後通過一圖形處理軟體，識別出圖形中所有的線條。計算該些線條中任意兩條相鄰直線的夾角，並判斷該夾角值是否為45度的整數倍。最後將判斷結果為否的部分進行標識，該部分區域所在的圖形即為不符合設計規則的圖形。S14:對不符合設計規則的部分做一圖形預處理，將該些部分的圖形規則化，並得到預處理之後的圖形。所述的預處理還是依賴軟體級的處理方式，具體為:將上述被識別為不符合規則圖形的部分進行替換，所述替換可以有兩種方式:第一種是利用圖形處理軟體，對標識出來的部分計算後，畫出符合規則的圖形，然後以符合規則圖形進行替換。該種方法具有定位精確，且替換之後的圖形能夠和原來的圖形比較吻合。第二種是根據圖形所需的工藝及尺寸，直接調用一符合原圖形數據的資料庫中的規則圖形進行替換，該方法的好處是具有較快的處理速度。S15:對所述預處理之後的圖形運行所述光學鄰近修正的運算程序，得到該些圖形的修正圖形。綜上所述，本發明提出的一種光學鄰近修正方法，通過將客戶提供的原始圖形中，不符合規則的部分進行預處理，使該些部分的圖形轉化成符合規則的形狀，然後在對整個圖形進行OPC處理，從而使本發明可以避免因非規則圖形對OPC處理帶來的影響，大大提高了 OPC處理的準確度。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求
1.一種光學鄰近修正方法，其特徵在於，所述修正方法包括步驟: 根據工藝規格確定光刻工藝參數； 根據所述光刻工藝參數確定光學鄰近修正模型，建立光學鄰近修正的運算程序； 提供一待光學鄰近修正的圖形，根據一圖形設計規則，確定該圖形中不符合設計規則的部分； 對不符合設計規則的部分做一圖形預處理，將該些部分的圖形規則化，並得到預處理之後的圖形； 對所述預處理之後的圖形運行所述光學鄰近修正的運算程序，得到該圖形的修正圖形。
2.如權利要求1所述的光學鄰近修正方法，其特徵在於:所述光刻工藝參數包括曝光光路的光學參數、光刻膠材料的材料參數以及刻蝕工藝的化學參數。
3.如權利要求1所述的掩模圖形修正方法，其特徵在於:所述圖形設計規則為:在圖形中，相鄰兩條連線的夾角為45度整數倍。
4.如權利要求1所述的掩模圖形修正方法，其特徵在於:所述確定不符合設計規則的部分圖形包括如下步驟: 將待光學鄰近修正的圖形輸入一計算機中，並將該圖形文件轉化成一種能夠進行圖形處理的格式； 然後通過一圖形處理軟體，識別出圖形中所有的線條； 計算該些線條中任意兩條相鄰直線的夾角，並判斷該夾角值是否為45度的整數倍； 最後將判斷結果為否的部分進行標識，該部分區域所在的圖形即為不符合設計規則的部分圖形。
5.如權利要求1所述的掩模圖形修正方法，其特徵在於:所述圖形預處理是依賴軟體級的處理方式，將所述被不符合設計規則的部分圖形以規則圖形進行替換。
6.如權利要求5所述的掩模圖形修正方法，其特徵在於:所述替換是利用圖形處理軟體，對不符合設計規則的部分計算後，畫出符合規則的規則圖形，然後以規則圖形進行替換。
7.如權利要求5所述的掩模圖形修正方法，其特徵在於:所述替換是根據圖形所需的工藝及尺寸，直接調用一符合原圖形數據的資料庫中的規則圖形進行替換。
全文摘要
一種光學鄰近修正方法，通過將客戶提供的原始圖形中，不符合規則的部分進行預處理，使該些部分的圖形轉化成符合規則的形狀，然後在對整個圖形進行OPC處理，從而使本發明可以避免因非規則圖形對OPC處理帶來的影響，大大提高了OPC處理的準確度。
文檔編號G03F1/36GK103149792SQ20111040384
公開日2013年6月12日 申請日期2011年12月7日 優先權日2011年12月7日
發明者王謹恆, 陳潔 申請人:無錫華潤上華科技有限公司