一種光刻工藝優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了光刻工藝優(yōu)化方法，包括：選取特征數(shù)據(jù)；從特征數(shù)據(jù)中選擇待優(yōu)化的參數(shù)，生成相應(yīng)的OPC模型；分別在不同的聚焦條件、在不同的能量條件以及在聚焦條件和能量條件不變的情況下，分別采用OPC模型對所選取的特征數(shù)據(jù)進行模擬，分別得到各個光學工藝參數(shù)條件下的所選取的特征數(shù)據(jù)的模擬值，根據(jù)該模擬值分別計算所選擇的待優(yōu)化的參數(shù)下的工藝窗口的焦深、能量容忍度和掩膜圖形誤差提高因子，分析該焦深、該能量容忍度和該掩膜圖形誤差提高因子是否滿足工藝窗口的設(shè)計要求；確定待優(yōu)化的參數(shù)的最佳模擬值；確定待優(yōu)化的參數(shù)的最佳模擬值；重復(fù)上述過程對其它待優(yōu)化的參數(shù)進行模擬并確定相應(yīng)的最佳模擬值。
【專利說明】
一種光刻工藝優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光刻工藝優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光刻工藝參數(shù)影響了光刻工藝質(zhì)量，為了提高光刻工藝質(zhì)量可以通過對光刻工藝參數(shù)進行優(yōu)化來實現(xiàn)。通常，光刻工藝的重要參數(shù)包括:焦深(DOF)、能量的容忍度(EL)、掩膜圖形誤差提高因子(Mask error enhancement factor，MEEF)、數(shù)值孔徑(NA)、光源半徑(Sigma)等。其中，焦深(DOF)指在保持影像較為清晰的前提下，焦平面(focus)沿著鏡頭光軸所允許移動的距離。工藝窗口下的DOF是指尺寸在一定的規(guī)格內(nèi)變化時，允許的焦距改變的距離。能量的容忍度指尺寸在一定的規(guī)格內(nèi)變化時，允許的最大的能量(dose)與最小能量的差值最/Hf)與能量的平均值[0.5*(Eft^f+E最/Hf)]的比率，用公式表示如下:EL = 2(Ε.-Ε最權(quán))/(Eg^E最權(quán))JEEF指由于光罩上尺寸改變引起晶圓上尺寸變化的程度大小，即晶圓上尺寸變化值(與光罩上尺寸變化值(Ad耀)的比率，用公式表示如下:MEEF=Δ???/Δ?^ο數(shù)值孔徑指物鏡前透鏡與被檢物體之間介質(zhì)的折射率(η)和孔徑角(2α)半數(shù)的正弦之乘積。用公式表示如下:NA = n*sina光源半徑(Sigma)指光源的半徑，包括外半徑Sigmaout，內(nèi)半徑Sigmain。
[0003]特別是數(shù)值孔徑和光源的半徑為光刻工藝控制及優(yōu)化的關(guān)鍵參數(shù)，對曝光結(jié)果產(chǎn)生直接的影響。通常情況下，通過計算D0F，EL，MEEF等對曝光結(jié)果進行表征，考察參數(shù)選擇的適用性，從而對參數(shù)進行優(yōu)化。傳統(tǒng)的優(yōu)化過程通過采用專業(yè)的光刻工藝模擬軟件，輸入模擬光學模型及光阻模型所需要的參數(shù)，通過解霍普金斯方程、化學反應(yīng)動力學、擴散方程等得出顯影后的圖形，改變輸入的光刻工藝參數(shù)值，選擇DOF，EL，MEEF等滿足要求的值，并通過實際的顯影，對結(jié)果進行驗證，最終確定光刻條件。
[0004]目前，現(xiàn)有的軟件在分服務(wù)器(分節(jié)點)運算的功能上有待完善。大部分模擬軟件仍采用單機運算的模式，處理時間相對較長。當需要模擬較多的數(shù)據(jù)點(如不同圖形，尺寸或間距等)時，其運算時間隨著數(shù)據(jù)點的增多成倍地延長。目前，一般選用較少的數(shù)據(jù)點以節(jié)省運行時間。然而，鑒于不同的圖形、相同圖形的不同尺寸以及不同間隔等對于光刻工藝參數(shù)變化的敏感度不同，選用較少的數(shù)據(jù)點難以全面地反應(yīng)出各參數(shù)選擇的優(yōu)劣，并且其預(yù)測能力也較為有限。此外，此類的軟件價格十分昂貴。
[0005]因此，需要對光刻工藝的優(yōu)化進行研究，來提高優(yōu)化效率，降低優(yōu)化成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服以上問題，本發(fā)明旨在提供一種光刻工藝優(yōu)化方法，通過OPC技術(shù)來對光刻工藝的參數(shù)進行優(yōu)化。
[0007]為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種光刻工藝優(yōu)化方法，包括:
[0008]步驟01:選取特征數(shù)據(jù)；
[0009]步驟02:從特征數(shù)據(jù)中選擇待優(yōu)化的參數(shù)，使其發(fā)生變化來生成相應(yīng)的OPC模型；
[0010]步驟03:在不同的聚焦條件下，采用OPC模型對所選取的特征數(shù)據(jù)進行模擬，分別得到各個光學工藝參數(shù)條件下的所選取的特征數(shù)據(jù)的模擬值，根據(jù)該模擬值計算所選擇的待優(yōu)化的參數(shù)下的工藝窗口的焦深，分析該焦深是否滿足工藝窗口的設(shè)計要求；
[0011]在不同的能量條件下，采用OPC模型對所選取的特征數(shù)據(jù)進行模擬，分別得到各個光學工藝參數(shù)條件下所選取的特征數(shù)據(jù)的模擬值，根據(jù)該模擬值計算所選擇的待優(yōu)化的參數(shù)下的工藝窗口的能量容忍度，分析該能量容忍度是否滿足工藝窗口的設(shè)計要求；
[0012]在特定的聚焦條件下和能量條件下，采用OPC模型對所選取的特征數(shù)據(jù)進行模擬得到各個光學工藝參數(shù)條件下所選取的特征數(shù)據(jù)的模擬值，根據(jù)該模擬值計算所選擇的待優(yōu)化的參數(shù)下的工藝窗口的掩膜圖形誤差提高因子，分析該掩膜圖形誤差提高因子是否滿足工藝窗口的設(shè)計要求；
[0013]步驟04:對步驟03得到的焦深、能量容忍度和掩膜圖形誤差提高因子進行分析，確定待優(yōu)化的參數(shù)的最佳模擬值；
[0014]步驟05:重復(fù)步驟01-04，對其它待優(yōu)化的參數(shù)進行模擬并確定相應(yīng)的最佳模擬值。
[0015]優(yōu)選地，所述步驟02中，待優(yōu)化的參數(shù)包括單個參數(shù)或者多個參數(shù)的組合。
[0016]優(yōu)選地，所述待優(yōu)化的參數(shù)包括:數(shù)值孔徑、光源內(nèi)半徑或光源外半徑。
[0017]優(yōu)選地，所述待優(yōu)化的參數(shù)包括:數(shù)值孔徑、光源內(nèi)半徑或光源外半徑中任意兩個的組合。
[0018]優(yōu)選地，所述待優(yōu)化的參數(shù)包括:數(shù)值孔徑、光源內(nèi)半徑或光源外半徑三者的組入口 ο
[0019]優(yōu)選地，所述步驟01中，所述特征數(shù)據(jù)包括:不同種類圖形的尺寸、形狀及其之間的距離。
[0020]優(yōu)選地，所述特征數(shù)據(jù)還包括:相同種類圖形的尺寸、形狀及其之間的距離。
[0021]本發(fā)明的光刻工藝優(yōu)化方法的優(yōu)點是:1.為OPC軟件功能的拓展提供一個新的思路，充分發(fā)揮OPC軟件的優(yōu)勢，可以同時預(yù)測多種圖形，大量的數(shù)據(jù)的模擬結(jié)果，更全面的反映工藝參數(shù)的變化對光刻顯影結(jié)果的影響，從而更好的指導(dǎo)工藝參數(shù)的選擇;2.利用常規(guī)的OPC軟件對光刻工藝參數(shù)進行優(yōu)化，可以實現(xiàn)多服務(wù)器分節(jié)點運行，處理時間較之傳統(tǒng)的光刻工藝模擬軟件顯著縮短;3.利用現(xiàn)有的OPC軟件資源，無需引入其他功能相近的光刻工藝模擬軟件，從而降低晶圓廠的成本。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的一個較佳實施例的光刻工藝優(yōu)化方法的流程示意圖
[0023]圖2為不同的數(shù)值孔徑隨焦距的變化示意圖
[0024]圖3為不同的數(shù)值孔徑對不同圖形的焦深的影響的直方圖
[0025]圖4為光源的內(nèi)徑和外徑對焦深的影響示意圖
【具體實施方式】
[0026]為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步說明。當然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0027]以下結(jié)合附圖1-4和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式、使用非精準的比例，且僅用以方便、清晰地達到輔助說明本實施例的目的。
[0028]請參閱圖1，本實施例的光刻工藝優(yōu)化方法，包括:
[0029]步驟01:選取特征數(shù)據(jù)；
[0030]具體的，特征數(shù)據(jù)包括:不同種類圖形的尺寸、形狀及其之間的距離;還包括:相同種類圖形的尺寸、形狀及其之間的距離。
[0031 ]步驟02:從特征數(shù)據(jù)中選擇待優(yōu)化的參數(shù)，使其發(fā)生變化來生成相應(yīng)的OPC模型；
[0032]具體的，待優(yōu)化的參數(shù)可以包括單個參數(shù)或者多個參數(shù)的組合;待優(yōu)化的參數(shù)包括:數(shù)值孔徑、光源內(nèi)半徑或光源外半徑，或三者中的任意兩個的組合，或三者的組合。
[0033]步驟03:在不同的聚焦條件下，采用OPC模型對所選取的特征數(shù)據(jù)進行模擬，分別得到各個光學工藝參數(shù)條件下的所選取的特征數(shù)據(jù)的模擬值，根據(jù)該模擬值計算所選擇的待優(yōu)化的參數(shù)下的工藝窗口的焦深，分析該焦深是否滿足工藝窗口的設(shè)計要求;具體的，一般來說焦深DOF越大，允許機器的誤差越大，晶圓不達標的風險越小。
[0034]在不同的能量條件下，采用OPC模型對所選取的特征數(shù)據(jù)進行模擬，分別得到各個光學工藝參數(shù)條件下所選取的特征數(shù)據(jù)的模擬值，根據(jù)該模擬值計算所選擇的待優(yōu)化的參數(shù)下的工藝窗口的能量容忍度，分析該能量容忍度是否滿足工藝窗口的設(shè)計要求;具體的，一般來說，能量容忍度EL越大，允許機器的誤差越大，晶圓不達標的風險越小；
[0035]在特定的聚焦條件下和能量條件下，采用OPC模型對所選取的特征數(shù)據(jù)進行模擬得到各個光學工藝參數(shù)條件下所選取的特征數(shù)據(jù)的模擬值，根據(jù)該模擬值計算所選擇的待優(yōu)化的參數(shù)下的工藝窗口的掩膜圖形誤差提高因子，分析該掩膜圖形誤差提高因子是否滿足工藝窗口的設(shè)計要求;具體的，一般來說MEEF越大，允許機器的誤差越大，晶圓不達標的風險越小。
[0036]再者，本步驟02均可通過多服務(wù)器分節(jié)點運行來縮短處理時間。
[0037]步驟04:對步驟03得到的焦深、能量容忍度和掩膜圖形誤差提高因子進行分析，確定待優(yōu)化的參數(shù)的最佳模擬值；
[0038]步驟05:重復(fù)步驟01-04，對其它待優(yōu)化的參數(shù)進行模擬并確定相應(yīng)的最佳模擬值。
[0039]通過本實施例可以模擬出光刻工藝參數(shù)數(shù)值孔徑(NA)，光源內(nèi)徑(Sigmain),光源外徑(Sigmaciut)等對光刻的焦深(DOF)，能量的容忍度(EL)，掩膜圖形誤差提高因子(MEEF)等的影響數(shù)據(jù)圖，從而直觀地選擇符合工藝窗口設(shè)計要求的參數(shù)值，并且可以通過影響規(guī)律的總結(jié)，實現(xiàn)一定的預(yù)測功能。
[0040]以參數(shù)NA的優(yōu)化為例，如圖1，針對一維排列的密集型長方形的尺寸在一定的規(guī)格內(nèi)變化時，允許的焦點改變的距離，即DOF的大小，并且比較了數(shù)值孔徑在1-1.35范圍的DOF情況。從圖1得，當數(shù)值孔徑為1.05時，可取到焦平面(focus)為0.08到-0.08 JPDOF =160nm，而其余為120nm，這說明在嫩=1.05時，能獲得最大的00?。此外，可以同時選取不同的圖形，模擬得出在DOF隨NA的變化，如圖2所示，四種不同圖形在相同的NA條件下具有不同的DOF，但在NA= 1.05時均能得到最大的D0F。
[0041]以參數(shù)Sigmaciut,Sigmain的優(yōu)化為例，如圖3，針對一維排列的密集型長方形可以模擬出DOF隨光源的內(nèi)徑和外徑變化情況，當Sigmain = 0.4，Sigmaciut = 0.7時，具有最大的D0F，此時D0F>110nm，如圖3中黑線圈所示。
[0042]雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然實施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動與潤飾，本發(fā)明所主張的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求書為準。
【主權(quán)項】
1.一種光刻工藝優(yōu)化方法，其特征在于，包括: 步驟O 1:選取特征數(shù)據(jù)； 步驟02:從特征數(shù)據(jù)中選擇待優(yōu)化的參數(shù)，使其發(fā)生變化來生成相應(yīng)的OPC模型； 步驟03:在不同的聚焦條件下，采用OPC模型對所選取的特征數(shù)據(jù)進行模擬，分別得到各個光學工藝參數(shù)條件下的所選取的特征數(shù)據(jù)的模擬值，根據(jù)該模擬值計算所選擇的待優(yōu)化的參數(shù)下的工藝窗口的焦深，分析該焦深是否滿足工藝窗口的設(shè)計要求； 在不同的能量條件下，采用OPC模型對所選取的特征數(shù)據(jù)進行模擬，分別得到各個光學工藝參數(shù)條件下所選取的特征數(shù)據(jù)的模擬值，根據(jù)該模擬值計算所選擇的待優(yōu)化的參數(shù)下的工藝窗口的能量容忍度，分析該能量容忍度是否滿足工藝窗口的設(shè)計要求； 在特定的聚焦條件下和能量條件下，采用OPC模型對所選取的特征數(shù)據(jù)進行模擬得到各個光學工藝參數(shù)條件下所選取的特征數(shù)據(jù)的模擬值，根據(jù)該模擬值計算所選擇的待優(yōu)化的參數(shù)下的工藝窗口的掩膜圖形誤差提高因子，分析該掩膜圖形誤差提高因子是否滿足工藝窗口的設(shè)計要求； 步驟04:對步驟03得到的焦深、能量容忍度和掩膜圖形誤差提高因子進行分析，確定待優(yōu)化的參數(shù)的最佳模擬值； 步驟05:重復(fù)步驟01-04，對其它待優(yōu)化的參數(shù)進行模擬并確定相應(yīng)的最佳模擬值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻工藝優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟02中，待優(yōu)化的參數(shù)包括單個參數(shù)或者多個參數(shù)的組合。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光刻工藝優(yōu)化方法，其特征在于，所述待優(yōu)化的參數(shù)包括:數(shù)值孔徑、光源內(nèi)半徑或光源外半徑。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光刻工藝優(yōu)化方法，其特征在于，所述待優(yōu)化的參數(shù)包括:數(shù)值孔徑、光源內(nèi)半徑或光源外半徑中任意兩個的組合。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光刻工藝優(yōu)化方法，其特征在于，所述待優(yōu)化的參數(shù)包括:數(shù)值孔徑、光源內(nèi)半徑或光源外半徑三者的組合。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻工藝優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟01中，所述特征數(shù)據(jù)包括:不同種類圖形的尺寸、形狀及其之間的距離。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光刻工藝優(yōu)化方法，其特征在于，所述特征數(shù)據(jù)還包括:相同種類圖形的尺寸、形狀及其之間的距離。
【文檔編號】G03F1/36GK106094423SQ201610703034
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月22日
【發(fā)明人】吳維維, 毛智彪, 陳權(quán), 于世瑞
【申請人】上海華力微電子有限公司