一種光學鄰近修正的焦平面選擇方法
【專利摘要】本申請公開了一種光學鄰近修正的焦平面選擇方法，該方法在建立光學鄰近效應模型過程中，在原本對焦平面不敏感的光罩圖形中加入焦平面敏感的檢測圖形，用于選擇最佳焦平面相關參數的取值，突破了用泊桑曲線選擇最佳焦平面的局限性。
【專利說明】一種光學鄰近修正的焦平面選擇方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體器件的制作技術，特別涉及一種光學鄰近修正的焦平面選擇方法。
【背景技術】
[0002]在集成電路制造中，為了將電路圖形順利地轉移到晶片襯底上，必須先將該電路圖形設計成光罩上的光罩圖案，然后再將光罩圖案通過曝光顯影工藝轉移到該晶片襯底上，轉移晶片襯底上的圖形稱為光刻圖案。該晶片襯底包括，但不局限于，例如硅、硅鍺(SiGe)、絕緣體娃(SOI)以及其各種組合物等材料。隨著超大規模集成電路(Very LargeScale Integrated circuites, VLSI)的發展,導致了對減小電路圖形尺寸和增加布局密度的需求的增長。當關鍵尺寸(critical dimensions,⑶)接近或小于光刻工藝所用的光源波長時，就會使光刻圖案變形；還會因為受到鄰近的圖形影響等因素而導致圖形的扭曲和偏移，例如線端縮短(line-end shortening)、線端連結(line-end bridging)、線寬變異(line width variations)、線角圓化(line corner rounding)。這就更加需要使用分辨率增強技術(RET)以擴展光刻工藝的能力。RET包括諸如光學鄰近修正(Optical ProximityCorrection, 0PC)、次分辨率輔助圖形增強光刻(SRAF)和相位移增強掩模光刻(PSM)等技術。其中，OPC技術更是在近來在半導體制造中興起的一種熱門工藝。OPC技術通過系統改變光罩圖案，補償上述圖形的扭曲和偏移，系統改變光罩圖案主要是指預先改變光罩圖案的形狀和尺寸，即在光罩圖案末端增加輔助圖形，使得晶片襯底上最終形成的光刻圖案達到電路圖形的設計要求。
[0003]OPC技術首先要求在最佳曝光能量和焦平面條件下收集每種電路圖形(例如一條線端或者一個孔洞)的實驗數據，也就是建立光學鄰近效應模型。對每種電路圖形來說，最佳曝光能量和焦平面的選擇，則根據泊桑(Bossung)曲線確定。眾所周知，Bossung曲線是不同曝光能量下的一組曲線，每條Bossung曲線的獲取方法是:將待測的電路圖形單獨轉化為獨立的光罩圖形后，在相同的曝光能量下，改變焦平面(focus)相關參數，經過曝光和顯影等步驟得到不同焦平面相關參數分別對應的光刻圖案的特征尺寸(CD)，建立以上述焦平面相關參數作為橫坐標，以所述焦平面相關參數對應的特征尺寸作為縱坐標的曲線。由于最佳的焦平面的選擇條件要求在焦平面相關參數變化時，特征尺寸的波動最小，通常選取Bossung曲線的波峰或者波谷(此時δ [⑶]/δ [focus]微分數值為零)的橫坐標作為最佳焦平面取值點。最佳曝光能量的選擇方法是，在不同的曝光能量下的一組曲線中，從上述選定的最佳焦平面對應的光刻圖案的特征尺寸中找出最接近目標特征尺寸的曲線，該曲線的曝光能量值作為最佳曝光能量。
[0004]采用在上述最佳曝光能量和焦平面相關參數的實驗條件下建立的光學鄰近效應模型，修正光罩圖案的設計布局，稱為基于模型的0PC，該方法只能保證光刻工藝在最佳條件時的準確性。基于模型的OPC技術在實際光刻工藝流程中，其最佳條件(主要是最佳焦平面相關參數)的準確性還會受到以下三個方面的影響:第一，晶片(wafer)表面的高低變化，可以用探測的方法得到；第二，曝光步驟中，由于溫度，壓力以及其他外界因素，對用于聚焦曝光光束的透鏡的影響所導致的焦平面變化；第三，光刻工藝所用光阻膠的性質以及厚度，
[0005]可見，為了保證OPC技術在光刻工藝流程中的準確性，必須根據實際光刻工藝流程，調整建立OPC模型時選取的焦平面相關參數(最佳焦平面相關參數)，將調整后的焦平面相關參數用于實際光刻工藝流程。根據Bossung曲線確定焦平面相關參數的問題在于，最佳焦平面的選取依賴Bossung曲線的波峰或者波谷的位置，也就是只有對焦平面變化敏感的圖形，才能以波峰或者波谷為參照點，找到調整后的焦平面相關參數；相對應的，對焦平面變化不敏感的圖形的Bossung曲線中沒有波峰或波谷作為參照，則無法確定在光刻工藝條件改變后，對應的焦平面相關參數取值，如圖1所示的曲線I。但當光刻工藝條件有變化時，例如光刻機臺中相關的光刻工藝參數改變時，就無法給出較好的預測。關于光刻工藝的工作窗口，我們通常的說法是某單一圖形與預定目標值的差異范圍在±10%以內時，曝光能量和焦平面共同制約的變化范圍。對于整個芯片設計布局中光刻工藝的工作窗口，就要所述整個芯片設計布局中所有圖形都要滿足上述條件。基于模型的OPC就是要把光學和其他制作流程的影響都考慮進來，修正設計布局使其中所有的關鍵尺寸都能夠滿足生產要求。既然傳統意義的光學鄰近效應模型只有最佳工藝條件的實驗數據，當光刻的工藝條件發生變化時，上述光學鄰近效應模型就不能做出準確的預測，尤其對焦平面不敏感的電路圖形，無法確定最佳的焦平面相關參數取值，也就無法建立準確的光學鄰近效應模型。可見現有技術中根據泊桑曲線選擇最佳焦平面的方法具有局限性。

【發明內容】

[0006]有鑒于此，本發明提供一種光學鄰近修正的焦平面選擇方法，能夠提高對焦平面不敏感的電路圖形的光學鄰近效應模型的準確性。
[0007]本發明的技術方案是這樣實現的:一種光學鄰近修正的焦平面選擇方法，該方法應用于光學鄰近修正，在具有焦平面不敏感圖形的光罩圖形中加入焦平面敏感的檢測圖形；分別建立所述焦平面不敏感圖形對應的第一泊桑曲線和所述焦平面敏感的檢測圖形對應的第二泊桑曲線，所述第二泊桑曲線具有波峰或波谷；
[0008]根據所述第一泊桑曲線選取目標特征尺寸對應的第一焦平面相關參數，記錄所述第二泊桑曲線的波峰或波谷對應的第二焦平面相關參數與所述第一焦平面相關參數之間的差值之后，該方法還包括:
[0009]建立所述焦平面敏感的檢測圖形對應的第三泊桑曲線，所述第三泊桑曲線具有波峰或波谷；
[0010]根據所述第三泊桑曲線的波峰或波谷對應的第三焦平面相關參數和所述相對差值計算焦平面不敏感圖形的焦平面相關參數。
[0011]所述焦平面敏感的檢測圖形是頂角小于等于30度的等腰三角形。
[0012]所述根據所述第一泊桑曲線選取目標特征尺寸對應的第一焦平面相關參數的是，當所得光刻圖案的特征尺寸與目標特征尺寸的差異范圍在±10%之內時，選取對應的第一焦平面相關參數的取值。
[0013]所述第二泊桑曲線的波峰或波谷對應的第二焦平面相關參數與所述第一焦平面相關參數之間差值的計算方法是，用所述第二焦平面相關參數減去所述第一焦平面相關參數；
[0014]所述根據所述第三泊桑曲線的波峰或波谷對應的第三焦平面相關參數和所述相對差值計算焦平面不敏感圖形的焦平面相關參數的方法是，將所述第三焦平面相關參數與所述差值相加所得的和作為焦平面不敏感圖形的焦平面相關參數。
[0015]從上述方案可以看出，本發明提供一種光學鄰近修正的焦平面選擇方法，在光罩圖形中加入焦平面敏感的檢測圖形后，首先建立OPC模型，然后根據焦平面不敏感圖形的第一泊桑曲線和焦平面敏感的檢測圖形的第二泊桑曲線的在焦平面相關參數方面的相對差值，調整得到光刻工藝流程中焦平面不敏感圖形時所需的焦平面相關參數，本發明提出的焦平面選擇方法，保證了在光刻工藝流程中OPC模型焦平面不敏感圖形的準確性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為現有技術中泊桑曲線圖。
[0017]圖2為本發明具體實施例一中以等腰三角形作為焦平面敏感的檢測圖形。
[0018]圖3為本發明具體實施例一中泊桑曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發明作進一步詳細說明。
[0020]本發明提供一種光學鄰近修正的焦平面選擇方法，該方法在建立光學鄰近效應模型過程中，在原本具有對焦平面不敏感的光罩圖形中加入焦平面敏感的檢測圖形，用于選擇最佳焦平面相關參數的取值，該方法具體步驟如下。
[0021]首先，在建立光學鄰近修正的模型之前，在具有焦平面不敏感圖形的光罩圖形中加入焦平面敏感的檢測圖形；本實施例中，焦平面敏感的檢測圖形是等腰三角形，其頂角的角度小于等于30度，如圖2所示。
[0022]然后，如圖3所示分別建立焦平面不敏感圖形對應的第一泊桑曲線和所述焦平面敏感的檢測圖形對應的第二泊桑曲線，所述第二泊桑曲線具有波峰或波谷，其中，得到第一和第二泊桑曲線的步驟為現有技術，不再贅述，本發明中，焦平面不敏感圖形對應的第一泊桑曲線比較平緩，沒有明顯的波峰和波谷，但是，焦平面敏感的檢測圖形也就是本實施例中的等腰三角形對應的第二泊桑曲線具有明顯的波峰或者波谷，波峰或者波谷所在的頂點或底點對應的橫坐標作為第二焦平面相關參數，本實施例以波谷的底點A為例；同時，在第一泊桑曲線中選取與目標特征尺寸對應的第一焦平面相關參數，該第一焦平面相關參數對應B點，這里選取與目標特征尺寸對應的第一焦平面相關參數是指，當所得光刻圖案的特征尺寸與目標特征尺寸的差異范圍在±10%之內時，所對應B點的焦平面相關參數的取值作為第一焦平面相關參數，具體方法為現有技術，不再贅述。
[0023]接著，計算和記錄第二焦平面相關參數與第一焦平面相關參數之間的差值S，本實施例中，用第二焦平面相關參數減去第一焦平面相關參數所得的差作為兩者之間的差值。此后，后續建立OPC模型以及對光罩圖案進行OPC的步驟為現有技術，不再贅述。
[0024]當采用實際光刻工藝，按照OPC后的光罩圖案，通過曝光和顯影等步驟，將圖案轉移到晶片表面涂覆的光刻膠步驟之前，由于實際光刻工藝與OPC模型建立時最佳條件的差異，如果仍然按照最佳條件時選取的第一焦平面相關參數進行光刻，將會影響OPC的準確性。因此，需要再次通過泊桑曲線，找到當前光刻工藝條件下，隨焦平面相關參數變化，特征尺寸的波動最小時對應的焦平面相關參數。具體方法是在當前工藝條件下，制作焦平面敏感的檢測圖形對應的第三泊桑曲線，因為是焦平面敏感的檢測圖形，所以第三泊桑曲線必然也具有波峰或波谷。
[0025]最后，將第三泊桑曲線的波峰或波谷對應的第三焦平面相關參數，本實施例中是A’點對應的第三焦平面相關參數，與建立OPC模型時記錄的第二焦平面相關參數與第一焦平面相關參數之間的差值兩者相加，計算得到兩者的和作為在當前光刻工藝條件下，焦平面不敏感圖形的焦平面相關參數，也就是B’點對應的焦平面相關參數。
[0026]需要注意的是，當光刻工藝條件改變時，需要分別建立第三泊桑曲線，并計算得到當前工藝條件下焦平面不敏感圖形對應的焦平面相關參數。
[0027]上述實施例可見，本發明提供一種光學鄰近修正的焦平面選擇方法，在光罩圖形中加入焦平面敏感的檢測圖形后，首先建立OPC模型，然后根據焦平面不敏感圖形的第一泊桑曲線和焦平面敏感的檢測圖形的第二泊桑曲線的在焦平面相關參數方面的相對差值，調整得到不同光刻工藝條件下焦平面不敏感圖形所需的焦平面相關參數。本發明提出的焦平面選擇方法，利用焦平面不敏感圖形的第一泊桑曲線與焦平面敏感的檢測圖形的第二泊桑曲線之間在焦平面相對參數上的差值作為參考坐標，計算在不同光刻工藝條件下對應OPC模型的最佳焦平面相關參數，突破了焦平面不敏感圖形使用泊桑曲線選擇最佳焦平面的局限性，保證了在光刻工藝流程中OPC模型焦平面不敏感圖形的準確性。
[0028]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的范圍之內。
【權利要求】
1.一種光學鄰近修正的焦平面選擇方法，該方法應用于光學鄰近修正，在具有焦平面不敏感圖形的光罩圖形中加入焦平面敏感的檢測圖形；分別建立所述焦平面不敏感圖形對應的第一泊桑曲線和所述焦平面敏感的檢測圖形對應的第二泊桑曲線，所述第二泊桑曲線具有波峰或波谷； 根據所述第一泊桑曲線選取目標特征尺寸對應的第一焦平面相關參數，記錄所述第二泊桑曲線的波峰或波谷對應的第二焦平面相關參數與所述第一焦平面相關參數之間的差值之后，該方法還包括: 建立所述焦平面敏感的檢測圖形對應的第三泊桑曲線，所述第三泊桑曲線具有波峰或波谷； 根據所述第三泊桑曲線的波峰或波谷對應的第三焦平面相關參數和所述相對差值計算焦平面不敏感圖形的焦平面相關參數。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述焦平面敏感的檢測圖形是頂角小于等于30度的等腰三角形。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述第一泊桑曲線選取目標特征尺寸對應的第一焦平面相關參數的是，當所得光刻圖案的特征尺寸與目標特征尺寸的差異范圍在土 10%之內時，選取對應的第一焦平面相關參數的取值。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二泊桑曲線的波峰或波谷對應的第二焦平面相關參數與所述第一焦平面相關參數之間差值的計算方法是，用所述第二焦平面相關參數減去所述第一焦平面相關參數； 所述根據所述第三泊桑曲線的波峰或波谷對應的第三焦平面相關參數和所述相對差值計算焦平面不敏感圖形的焦平面相關參數的方法是，將所述第三焦平面相關參數與所述差值相加所得的和作為焦平面不敏感圖形的焦平面相關參數。
【文檔編號】G03F1/36GK103631083SQ201210297030
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月20日 優先權日:2012年8月20日
【發明者】王輝, 劉慶煒 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司