基于光刻工艺窗口的OPC修正方法

摘要

本发明公开了一种基于光刻工艺窗口的OPC修正方法，该方法对光刻版图中的不同图形，在计算图形的边缘位置误差时，依据图形测量点的光罩误差加强因子、光强最大值、光强最小值和斜率，使用不同的光刻模型权重。该方法通过判定版图中的图形特点及图形周围环境，对图形设定可变的权重，避免了在光刻工艺窗口的边缘时，因光刻图形的变化而引起的OPC修正误差。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种基于光刻工艺窗口的OPC修正方 法。

背景技术

目前光学临近效应修正(OPC，Optical Proximity Correction)技术，作为一种分辨率 增强技术(RET，Resolution Enhancement Technology)，已普遍应用于0.13μm技术节点以 上的关键层工艺。但是，随着半导体工艺尺寸的日益缩小，图形的设计规则(design rule) 越来越小，同时也越来越复杂，如何配合光刻工艺，进行工艺窗口的扩大，也越来越成为OPC 工艺的研究方向。

目前，常见的OPC修正方法是基于模型的OPC(Model Based OPC)，该模型是建立在光 刻工艺取得最佳条件时所获取的OPC模型的原始数据之上的光刻模型，一般为最佳曝光能量 最佳焦距光刻模型(这里简称最佳光刻条件模型)。除最佳光刻条件模型外，还有最佳曝光能 量偏离最佳焦距光刻模型，以及偏离最佳能量最佳焦距光刻模型等，这些模型简称非最佳光 刻条件模型。

在基于单一的最佳模型的OPC修正方法中，目标函数一般设为图形修正后的模拟值与目 标值的差值，即EPE(edge placement error，边缘位置误差)的表达式为：

EPE＝CD_targ et-CD_sim

式中，CD_targ et为图形修正的目标值，CD_sim为图形修正后的模拟值。

而在基于光刻工艺窗口的OPC修正方法中，除最佳光刻条件模型之外，还必须使用一个 或多个非最佳光刻条件模型，这里的非最佳光刻条件模型是指光刻条件为最佳曝光能量而焦 距偏离最佳焦距的光刻模型、最佳焦距而曝光能量偏离最佳能量的光刻模型或者曝光能量偏 离最佳能量且焦距偏离最佳焦距的光刻模型。其目标函数EPE_final的计算方法为：

${\mathrm{EPE}}_{\mathrm{final}}=W_{\mathrm{best}}\times {\mathrm{EPE}}_{\mathrm{best}}+\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{W}_i\times {\mathrm{EPE}}_i$

$W_{\mathrm{best}}+\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{W}_i=1$

其中，W_best是最佳光刻条件模型的权重，EPE_best是最佳光刻条件模型的EPE值，W_i是其他 非最佳光刻条件模型的权重，EPE_i是其他非最佳光刻条件模型的EPE值，EPE_final是将前述EPE 值按照权重合并后的目标函数。对于OPC修正的每一个图形，该目标函数EPE_final中的各个光 刻模型的权重的取值都相同，即是一个特定的常数，这给权重的取值造成了较大的困扰。因 为一方面，在光刻工艺窗口的边缘时，光刻图形的稳定性表现比较差，关键尺寸CD(Critical  Dimension，临界尺寸)的变化比较大，从统计意义上来说，就是3Sigma比较大，即收集到 的OPC模型的原始数据的变化范围比较大，从而需要减小权重的数值；但是，另一方面，为 了更加准确地判断EPE_final的范围，需要尽量增大权重值，由此给权重的取值带来了困难，如 此建立的OPC模型的可信度也会比较低，从而导致基于光刻工艺窗口的OPC修正时，在一些 图形的修正中引入比较大的误差，造成修正后的图形严重失真。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于光刻工艺窗口的OPC修正方法，它可以减小OPC 修正误差。

为解决上述技术问题，本发明的基于光刻工艺窗口的OPC修正方法，对光刻版图中的不 同图形，在计算图形的边缘位置误差时，设定不同的光刻模型权重。

所述权重可以根据图形测量点的光罩误差加强因子、光强最大值、光强最小值和斜率来 设定。

本发明通过判定版图中的图形特点及图形的周围环境，对版图中的图形设定可变的权重， 从而避免了在光刻工艺窗口的边缘时，因光刻图形的变化而引起的OPC修正误差。

具体实施方式

为对本发明的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现结合图示的实施方式详述如下：

本发明的基于光刻工艺窗口的OPC修正方法，其目标函数EPE_final中各光刻模型的权重的 取值，对于版图内的不同图形不是固定不变的，而是根据不同图形的特点及图形的周围环境 而设定的。权重的设定方法通过一定的函数形式W_i＝f(x₁，x₂，…)来控制，其中，x_i可以是图形 测量点的MEEF(Mask Error Enhancement Factor，光罩误差加强因子)、I_max(光强最大值)、 I_min(光强最小值)或Slope(斜率)等，函数中也可以存在x_i与x_j的一次乘积项。

具体的说，可以通过以下步骤来设定权重：

步骤1，首先，使用最佳光刻条件模型模拟标准图形，计量出标准图形的I_max、I_min和Slope 值的范围，获得标准图形的光刻原始数据。

步骤2，根据步骤1获得的标准图形的光刻原始数据，计算出这些标准图形的MEEF值的 范围。

步骤3，将设计规则处的I_max、I_min、Slope和MEEF的值与标准图形的I_max、I_min、Slope和 MEEF的值的范围进行比较，确定各个参数(I_max、I_min、Slope和MEEF)的影响因子。

这里的设计规则是指当前层的最小线宽(minimum Line)和最小空隙(minimum Space)， 最小周期(Pitch)＝最小线宽+最小空隙。

步骤4，构建非最佳光刻条件模型的权重方程：

W_i＝f(I_max，I_min，Slope，MEEF)

上述权重函数W_i可以是关于I_max、I_min、Slope和MEEF的分段函数、一阶函数或其它函数， 也可以是多种函数的结合。

例如，当只考虑MEEF时，计算设计规则处的MEEF值为2，标准图形的MEEF范围为1.5～ 3.5，则权重函数W_i可以是如下形式的分段函数：

$W_1=\left(\begin{array}{cc}0.5& \mathrm{MEEF}>2.5\\ 1& \mathrm{MEEF}\le 2.5\end{array}\right)$

当权重函数W_i是关于I_max、I_min、Slope和MEEF的一阶函数时，权重方程可以为：

W₁＝c₁×MEEF+c₂×I_max+c₃×I_min+c₄×Slope

其中，c1，c2，c3，c4为常数参数。

步骤5，使用最佳光刻条件模型模拟光刻版图，得到光刻版图处的I_max、I_min、Slope和MEEF， 代入步骤4的非最佳光刻条件模型的权重方程，计算出此光刻版图处的权重。