一種光學鄰近矯正裝置及矯正方法
2023-05-31 04:23:41 1
一種光學鄰近矯正裝置及矯正方法
【專利摘要】一種光學鄰近矯正裝置和矯正方法，通過在現有的矯正裝置中加入圖形預處理模塊，對關鍵器件圖形和虛擬器件圖形進行疊加處理，並判斷出是否存在重疊錯誤，從而避免了現有技術中由於該重疊錯誤的判斷程序而導致的光刻版錯誤或報廢問題，大大節省了工藝時間，降低了工藝成本。
【專利說明】—種光學鄰近矯正裝置及矯正方法
【技術領域】[0001]本發明涉及半導體製造工業中的光刻製程，尤其涉及對一種光學鄰近矯正(Optical Proximity Correction, 0PC)的裝置及方法。
【背景技術】[0002]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 0.18um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(Optical ProximityEffect, 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。[0003]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。[0004]一般在做集成電路的器件圖形設計時，除了對電路功能起作用的關鍵器件圖形(main pattern)外，還會加入一些起到電路匹配作用的虛擬器件圖形(dummy pattern)。這些虛擬器件會因為不同的匹配作用而做不同的設計:有些虛擬器件是為了防止刻蝕時出現刻蝕不足或刻蝕過度而增加的，比如在金屬層中的金屬線密度不足就需要在這些關鍵的金屬線之間增加一些金屬虛擬線，以增加金屬的密度。另外一些則是考慮到在做光刻工藝時，光的反射與衍射對照成關鍵圖形的不同位置的光環境不同，通過增加虛擬器件，使這些關鍵器件的四周情況大致相當，避免因曝光而影響到關鍵圖形的尺寸。[0005]現有的OPC過程中，對於main pattern和dummy pattern是作為兩層不同的層(layer)進行優化的，然而由於dummy pattern在設計時，容易因計算公式的錯誤(即針對dummy的錯誤應用)設計出不符合實際需要的dummy,此時dummy pattern就會與mainpattern有重疊的部分。這種重疊部分會導致OPC優化得到的光刻板上曝光圖形的嚴重錯誤，有時甚至需要重新更換光刻板，即耗時，又增加了整個工藝的成本。[0006]而由於OPC程序對main pattern和dummy pattern是分開計算的，因此依靠現有的OPC工藝是無法檢測出這種重疊錯誤。
【發明內容】
[0007]有鑑於此，本發明提出了一種光學鄰近效應的矯正裝置和矯正方法，用以彌補現有的OPC處理過程中，可能產生的因虛擬器件圖形設計不當而導致的關鍵器件圖形和虛擬器件圖形的重疊錯誤。
[0008]根據本發明的目的提出的一種光學鄰近效應矯正裝置，該矯正裝置在現有的光學臨近效應矯正裝置的基礎上，增加了一個圖形預處理模塊，該圖形預處理模塊包括圖形疊加單元、輸出單元和判斷單元，所述圖形疊加單元對一關鍵器件圖形和一虛擬器件圖形進行疊加並將疊加圖形通過所述輸出單元輸出給所述判斷單元。
[0009]優選的，所述圖形疊加單元在進行圖形疊加後，還包括對疊加圖形的分層上色，該分層上色分為當疊加圖形中有重疊部分時，則將疊加圖形分為只包括關鍵器件圖形的第一色、只包括虛擬器件圖形的第二色和包括重疊區域的第三色；當疊加圖形中沒有重疊部分時，則將疊加圖形表不為同一顏色。
[0010]優選的，所述判斷單元根據該疊加圖形的上色情況，得出是否存在重疊的判斷結
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[0011]優選的，光學鄰近效應矯正裝置進一步包括報警單元，當所述判斷單元的判斷結果為存在重疊時，該報警單元發出一提示警報，以提示人員停止光學鄰近效應矯正。
[0012]優選的，所述關鍵器件圖形和虛擬器件圖形為CAD格式文件或GDS格式文件。
[0013]同時，根據本發明的目的提出的一種光學鄰近效應矯正方法，該方法使用上述任意一項所述的光學鄰近效應矯正裝置對一目標圖形進行矯正，包括步驟:
[0014]根據工藝規格確定光刻工藝參數；
[0015]根據所述光刻工藝參數確定光學鄰近矯正模型，建立光學鄰近矯正的運算程序；
[0016]對關鍵器件圖形和虛擬器件圖形進行疊加處理，並對疊加後的圖形進行是否有重置的判斷；
[0017]對上述判斷結果為否的疊加圖形進行所述光學鄰近矯正的運算程序，得到該疊加圖形的矯正圖形。
[0018]優選的，當所述判斷結果為是時，進一步包括步驟:
[0019]通過警報提示人員停止所述光學鄰近效應矯正，
[0020]重新設計虛擬器件圖形，並重複上述圖形疊加處理步驟及判斷步驟，直至該虛擬器件圖形與所述關鍵器件圖形沒有重疊為止。
[0021]優選的，所述關鍵器件圖形和虛擬器件圖形進行疊加處理進一步包括對疊加後的圖形進行分層上色的處理，該分層上色處理分為:當疊加圖形中有重疊部分時，則將疊加圖形分為只包括關鍵器件圖形的第一色、只包括虛擬器件圖形的第二色和包括重疊區域的第三色；當疊加圖形中沒有重疊部分時，則將疊加圖形表示為同一顏色。
[0022]本發明提出的光學鄰近矯正裝置和矯正方法中，通過在現有的矯正裝置中加入圖形預處理模塊，對關鍵器件圖形和虛擬器件圖形進行疊加處理，並判斷出是否存在重疊錯誤，從而避免了現有技術中由於該重疊錯誤的判斷程序而導致的光刻版錯誤或報廢問題，大大節省了工藝時間，降低了工藝成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]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。
[0024]圖1是本發明的光學鄰近效應矯正裝置中圖形預處理模塊的結構示意圖；
[0025]圖2A-2D是以金屬層為例在圖形疊加處理過程中的示意圖。
[0026]圖3是本發明的光學鄰近矯正方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0027]如【背景技術】中描述的,在現有的OPC處理過程中，由於對於main pattern和dummypattern是視為不同層次的優化，從單層來看，每一層都會被認為符合設計，設備很難檢測出main pattern和dummy pattern出現重疊錯誤的情況。然而由於dummy在計算時容易因應用的不同而產生設計錯誤，因此往往會在OPC處理完後才發現main pattern與dummypattern有重疊的現象。從而導致光刻板的曝光圖形不合格，嚴重時需要更換光刻板，使工藝的時間拉長並且成本增加。
[0028]本發明根據現有技術中的不足，在現有的OPC校正設備中加入了圖形的預處理模塊，專門對main pattern和dummy pattern進行是否存在重疊錯誤的檢測,確保在OPC優化完之後，得到的光刻板不會因為main pattern和dummy pattern的重疊錯誤而發生報廢的情況。同時本發明對現有的OPC工藝步驟也進行了調整，在OPC工藝中加入了圖形的預處理步驟，一旦發現有重疊錯誤的圖形，則發出警報信息，提醒人員重新設計dummy pattern,從而減少因main pattern和dummy pattern的重疊錯誤而帶來的光刻板報廢問題。
[0029]請參見圖1，圖1是本發明的光學鄰近效應矯正裝置中圖形預處理模塊的結構示意圖。由於本發明是在現有的OPC裝置的基礎上進行改進，在此只對本發明的創新點做出描述，其它作為OPC已有的部件將不再描述。
[0030]如圖1所示，該圖形預處理模塊10包括圖形疊加單元11、輸出單元12和判斷單元13。圖形疊加單元11用以對關鍵器件圖形(main pattern)和虛擬器件圖形(dummypattern)進行疊加，該圖形疊加單元11比如是一種具有圖形數據處理能力的CPU或GPU,通過識別main pattern或dummy pattern中器件圖形,生成將兩者疊加後的圖形。其中該main pattern和dummy pattern可以是CAD格式文件或GDS格式文件。
[0031]進一步的，該圖形疊加單元11還可以對疊加後的圖形進行分層上色處理，以表示疊加圖形在各個位置處具體布局。該分層上色分處理可以為:當疊加圖形中有重疊部分時，則將疊加圖形分為只包括關鍵器件圖形的第一色、只包括虛擬器件圖形的第二色和包括重疊區域的第三色；當疊加圖形中沒有重疊部分時，則將疊加圖形表示為同一顏色。其中第一色和第二色可以是同種顏色，也可以是不同顏色，但這兩個顏色必須與第三色不同。
[0032]以金屬層為例，請參見圖2A至2D，該圖2A至2D表示的是金屬層在圖形疊加處理過程中的示意圖。其中圖2A是金屬層的main pattern,即關鍵金屬線21的分布圖形，圖2B是該金屬層對應的dummy pattern,即虛擬金屬線22的分布圖形，圖2C是將main pattern和dummy pattern疊加之後的圖形,可以看到此時main pattern與dummy pattern具有重疊的部分23，圖2D是對重疊圖形進行分層上色處理之後的圖形，此時重疊部分23被標示成與單純的關鍵金屬線21和虛擬金屬線22不一樣的顏色(圖中以陰影線表示)。
[0033]圖形疊加單元11得到疊加圖形之後，通過輸出單元12輸出給所述判斷單元13。該判斷單元13根據疊加圖形的上色情況，判斷是否有重疊部分。當然該判斷單元13也可以設計成具有自行圖形處理能力的器件，此時則不需要上述圖形疊加單元11對該疊加圖形進行任何處理，直接依賴判斷單元13的圖形處理，得出判斷結果。
[0034]進一步的，光學鄰近效應矯正裝置還可以包括一個報警單元14，當所述判斷單元13的判斷結果為存在重疊時，該報警單元14發出一提示警報，以提示人員停止光學鄰近效應矯正。而當疊加圖形為正常圖形時，該報警單元14則可以通知光學鄰近效應矯正裝置進行下一步的操作。這樣一來就可以實現自動在線操作，從而避免了人員需要時刻呆在設備旁進行觀察的不必要勞動，節省了人力。
[0035]請參見圖3，圖3是本發明的光學鄰近矯正方法的流程示意圖。如圖所示，該修正方法包括步驟:
[0036]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，也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。
[0037]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。
[0038]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。
[0039]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。
[0040]S13:對關鍵器件圖形和虛擬器件圖形進行疊加處理，並對疊加後的圖形進行是否有重疊的判斷。
[0041]該步驟通過上述的圖形預處理模塊完成。具體操作時，人員可以手動輸入關鍵器件圖形數據和虛擬器件圖形數據，或者選擇讓圖形預處理模塊自動加載這些數據。通常關鍵器件圖形和虛擬器件圖形依據客戶的實際需要進行設計，並以CAD格式文件或GDS格式文件的形式存在。
[0042]然後通過圖形疊加單元將兩幅圖疊加到一起，疊加時需要按照器件實際位置進行匹配。疊加完成後，對疊加圖形進行分層上色處理，如果存在重疊部分，利用顏色標識表示出來。具體的上色方法可參照上述器件描述中的方法，在此不再贅述。
[0043]之後通過判斷單元對上述疊加圖形進行判斷，得出是否有重疊部分的判斷結果。
[0044]S14:對上述判斷結果為否的疊加圖形進行所述光學鄰近矯正的運算程序，得到該疊加圖形的矯正圖形。該步驟中，可以通過報警裝置自動執行，即當判斷單元的判斷結果為疊加圖形中沒有出現重疊部分時，該判斷單元通知報警裝置按正常的OPC矯正步驟執行運算程序。也可以通過人員得知判斷結果之後，利用手工切換到正常的OPC矯正程序上。
[0045]而當該判斷單元判斷出上述疊加圖形中存在重疊部分時，則立即通知報警程序進行報警，人員在得到該報警信息後，可以根據疊加圖形重疊區域出現的位置，對dU_ypattern進行修正或重新設計,然後將新的dummy pattern與main pattern重複執行上述圖形疊加處理步驟，直至判斷單元得出的判斷結果為疊加圖形中沒有重疊部分為止。
[0046]綜上所述，本發明提出的一種光學鄰近矯正裝置和矯正方法，通過在現有的矯正裝置中加入圖形預處理模塊，對關鍵器件圖形和虛擬器件圖形進行疊加處理，並判斷出是否存在重疊錯誤，從而避免了現有技術中由於該重疊錯誤的判斷程序而導致的光刻版錯誤或報廢問題，大大節省了工藝時間，降低了工藝成本。
[0047]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】
1.一種光學鄰近效應矯正裝置，其特徵在於:所述光學鄰近效應矯正裝置包括一圖形預處理模塊，該圖形預處理模塊包括圖形疊加單元、輸出單元和判斷單元，所述圖形疊加單元對一關鍵器件圖形和一虛擬器件圖形進行疊加並將疊加圖形通過所述輸出單元輸出給所述判斷單元。
2.如權利要求1所述的光學鄰近效應矯正裝置，其特徵在於:所述圖形疊加單元在進行圖形疊加後，還包括對疊加圖形的分層上色，該分層上色分為當疊加圖形中有重疊部分時，則將疊加圖形分為只包括關鍵器件圖形的第一色、只包括虛擬器件圖形的第二色和包括重疊區域的第三色；當疊加圖形中沒有重疊部分時，則將疊加圖形表示為同一顏色。
3.如權利要求2所述的光學鄰近效應矯正裝置，其特徵在於:所述判斷單元根據該疊加圖形的上色情況，得出是否存在重疊的判斷結果。
4.如權利要求1所述的光學鄰近效應矯正裝置，其特徵在於:光學鄰近效應矯正裝置進一步包括報警單元，當所述判斷單元的判斷結果為存在重疊時，該報警單元發出一提示警報，以提示人員停止光學鄰近效應矯正。
5.如權利要求1所述的光學鄰近效應矯正裝置，其特徵在於:所述關鍵器件圖形和虛擬器件圖形為CAD格式文件或GDS格式文件。
6.一種光學鄰近效應矯正方法，該方法使用權利要求1至5任意一項所述的光學鄰近效應矯正裝置對一目標圖形進行矯正，其特徵在於包括步驟: 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矯正模型，建立光學鄰近矯正的運算程序； 對關鍵器件圖形和虛擬器件圖形進行疊加處理，並對疊加後的圖形進行是否有重疊的判斷； 對上述判斷結果為否的疊加圖形進行所述光學鄰近矯正的運算程序，得到該疊加圖形的矯正圖形。
7.如權利要求6所述的光學鄰近效應矯正方法，其特徵在於:當所述判斷結果為是時，進一步包括步驟: 通過警報提示人員停止所述光學鄰近效應矯正， 重新設計虛擬器件圖形，並重複上述圖形疊加處理步驟及判斷步驟，直至該虛擬器件圖形與所述關鍵器件圖形沒有重疊為止。
8.如權利要求6所述的光學鄰近效應矯正方法，其特徵在於:所述關鍵器件圖形和虛擬器件圖形進行疊加處理進一步包括對疊加後的圖形進行分層上色的處理，該分層上色處理分為:當疊加圖形中有重疊部分時，則將疊加圖形分為只包括關鍵器件圖形的第一色、只包括虛擬器件圖形的第二色和包括重疊區域的第三色；當疊加圖形中沒有重疊部分時，則將疊加圖形表不為同一顏色。
【文檔編號】G03F1/36GK103576442SQ201210261737
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月26日 優先權日:2012年7月26日
【發明者】陳潔, 王謹恆, 萬金垠, 張雷 申請人:無錫華潤上華半導體有限公司