建立OPC模型的方法、布局图形的检查方法

摘要

一种建立OPC模型的方法、布局图形的检查方法，其中，所述建立OPC模型的方法得到的最终的OPC模型考虑了后续刻蚀晶圆时允许的光刻胶层的最小厚度，利用该最终的OPC模型进行模拟时，可以有效的找到由于光刻胶层厚度损失对在晶圆上形成的最终图形的精确度造成影响的区域，以利于后续修改光掩模图形，使得利用该修改后的光掩模图形曝光光刻胶层，以所述光刻胶层为掩膜刻蚀晶圆形成的最终图形的精确度高。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种建立OPC模型的方法、布局 图形的检查方法。

背景技术

在半导体制造中，随着设计尺寸的不断缩小，光的衍射效应变得越来越明 显，它的结果就是最终对设计图形产生的光学影像退化，最终在硅片上经过 光刻形成的实际图形变得和设计图形不同，这种现象被称为OPE（Optical  Proximity Effect，光学邻近效应）。

为了修正OPE现象，便产生了OPC（Optical Proximity Correction，光学邻 近效应修正）。OPC的核心思想就是基于抵消OPE现象的考虑建立OPC模型， 根据OPC模型设计光掩模图形，这样虽然光刻后的光刻图形相对应光掩模图 形发生了OPC现象，但是由于在根据OPC模型设计光掩模图形时已经考虑了对 该现象的抵消，因此，光刻后的光刻图形接近于用户实际希望得到的目标图 形。

然而，由于在集成电路的制造过程中，在形成光刻图形后，还需要将所述 光刻图形转移至晶圆上形成最终图形。光刻后的光刻图形接近于用户实际希 望得到的目标图形，并不意味着后续形成在晶圆上的图形就接近于上述目标 图形。相比于目标图形，现有技术形成在晶圆上形成的最终图形的精确度仍 然有待提高。

发明内容

本发明的技术方案解决的问题是提供一种建立OPC模型的方法、布局图 形的检查方法，以提高后续形成在晶圆上的最终图形的精确度。

为解决上述问题，本发明提供一种建立OPC模型的方法，包括：提供目 标图形、光刻系统和表面形成有光刻胶层的晶圆；提供依据所述目标图形和 光刻系统得到的光掩模图形、具有上述光掩模图形的光掩模板和原始OPC模 型；利用所述光掩模板和光刻系统曝光晶圆，在光刻胶层上形成光刻图形， 并获取位于光刻胶层底部的光刻图形的尺寸，将所述位于光刻胶层底部的光 刻图形的尺寸作为参考尺寸；将原始OPC模型中的离焦起始点设置在光刻胶 层的底部，依据所述参考尺寸对所述原始OPC模型进行校准，直至由该校准 后的OPC模型得到模拟的光刻胶层底部的光刻图形的尺寸等于所述参考尺 寸，将该校准后的OPC模型作为中间模型；获取前述曝光晶圆时允许的光刻 胶层的最小厚度，将所述中间模型的离焦起始点设置在允许的光刻胶层的最 小厚度处，得到最终的OPC模型。

可选的，所述光掩模图形在原始OPC模型中模拟得到的图形与目标图形 一致。

可选的，所述光刻胶层底部的光刻图形的尺寸通过电子显微镜测量得到。

可选的，对所述原始OPC模型进行校准的步骤包括：曝光焦平面的校准、 模拟图形的深度校准、光酸扩散长度校准以及棱镜偏振校准。

相应的，本发明还提供了一种布局图形的检查方法，包括：提供如上述 的任一种光掩模图形和最终的OPC模型，所述光掩模图形由多个微小图形组 成；利用所述最终的OPC模型对所述光掩模图形进行模拟，得到检测图形， 所述检测图形中的子图形与光掩模图形上的微小图形一一对应；对所述检测 图形中的子图形逐一进行检测，当检测图形中子图形对应的特征尺寸为0时， 则将光掩模图形中与该子图形相对应的微小图形进行标记。

可选的，包括：修改所述光掩模图形中被标记的微小图形，直至将修改 后的光掩模图形利用最终的OPC模型进行模拟，得到的检测图形中所有子图 形对应的特征尺寸大于0。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

在获得经初步校准的光掩模图形后，曝光晶圆在光刻胶层上形成光刻图 形，获取位于光刻胶层底部的光刻图形的尺寸；然后将原始OPC模型中的离 焦起始点设置在光刻胶层的底部，以光刻胶层底部的光刻图形的尺寸作为参 考尺寸，修改所述原始OPC模型，直至该修改后的OPC模型得到模拟的光刻 胶层底部的光刻图形的尺寸等于所述参考尺寸，得到中间模型；再将中间模 型的离焦起始点设置在允许的光刻胶层的最小厚度处，得到最终的OPC模型。 由于建立最终的OPC模型考虑了后续刻蚀晶圆时允许的光刻胶层的最小厚 度，利用该最终的OPC模型进行模拟时，可以有效的找到由于光刻胶层厚度 损失对在晶圆上形成的最终图形的精确度造成影响的区域，以利于从源头上 进行预防，提高后续形成在晶圆上的最终图形的精确度。

进一步的，利用最终的OPC模型对所述光掩模图形进行模拟，当检测图 形中的子图形的特征尺寸为0时，将光掩模图形上与该子图形相对应的微小 图形进行标记，并予以修改，直至将修改后的光掩模图形利用最终的OPC模 型进行模拟，得到的检测图形上所有子图形对应的特征尺寸大于0。利用该修 改后的光掩模图形曝光光刻胶层，以所述光刻胶层为掩膜刻蚀晶圆形成的最 终图形的精确度高。

附图说明

图1是本发明实施例的建立OPC模型的方法的流程示意图；

图2是本发明实施例的曝光系统的结构示意图；

图3是本发明实施例的布局图形的检查方法的流程示意图。

具体实施方式

正如背景技术所述，即使光刻后的光刻图形接近于用户实际希望得到的 目标图形，但后续在晶圆上形成的最终图形的精确度仍然有待提高。

经过分析后可以得知，造成上述现象的一个重要原因在于：在曝光显影 形成光刻图形的过程中，由于光刻图形在不同区域的密度和尺寸差异，显影 液腐蚀光刻胶厚度的程度也会有所区别，尤其是光刻图形分布较为密集的区 域，光刻胶层的厚度被腐蚀的较多，厚度损失严重（Top Loss）。所述厚度损 失严重的光刻胶层对应的区域，即使光刻图形与目标图形完全相同，但是由 于该区域的光刻胶层的厚度已不能满足后续刻蚀工艺的需求，使得后续在晶 圆上刻蚀形成的最终图形的厚度已不能满足用户需求，从而造成了在晶圆上 形成的最终图形的精确度较低的问题。

由于现有的OPC系统是基于只能获取到的光刻图形的二维尺寸信息、而 无法获取到光刻胶层的厚度信息的电子显微镜（CDSEM）的数据建立的，因 此无法找出上述光刻胶层厚度损失造成的图形的缺陷。

而若想要建立一个严密的能够测量光刻图形的三维尺寸的OPC模型，需 要经过复杂的数学和物理运算，其开发成本高，并且在使用时也存在由于计 算量过大导致的耗时长的问题，不利于提高实际工艺生产的效率。

综合以上各种考虑，本发明的实施例提供了一种建立OPC模型的方法， 提供目标图形、光刻系统和表面形成有光刻胶层的晶圆；提供依据所述目标 图形和光刻系统得到的光掩模图形、具有上述光掩模图形的光掩模板和原始 OPC模型；利用所述光掩模板和光刻系统曝光晶圆，在光刻胶层上形成光刻 图形，并获取位于光刻胶层底部的光刻图形的尺寸，将所述位于光刻胶层底 部的光刻图形的尺寸作为参考尺寸；将原始OPC模型中的离焦起始点设置在 光刻胶层的底部，依据所述参考尺寸修改所述原始OPC模型，直至由该修改 后的OPC模型得到模拟的光刻胶层底部的光刻图形的尺寸等于所述参考尺 寸，将该修改后的OPC模型作为中间模型；获取前述曝光晶圆时允许的光刻 胶层的最小厚度，将所述中间模型的离焦起始点设置在允许的光刻胶层的最 小厚度处，得到最终的OPC模型。该最终的OPC模型可以用来检测光刻胶层 厚度损失造成的图形的缺陷。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图 对本发明的具体实施例做详细的说明。

请参考图1，本发明的实施例中，所述建立OPC模型的方法，包括：

步骤S101，提供目标图形、光刻系统和表面形成有光刻胶层的晶圆；

步骤S102，提供依据所述目标图形和光刻系统得到的光掩模图形、具有 上述光掩模图形的光掩模板和原始OPC模型；

步骤S103，利用所述光掩模板和光刻系统曝光晶圆，在光刻胶层上形成 光刻图形，并获取位于光刻胶层底部的光刻图形的尺寸，将所述位于光刻胶 层底部的光刻图形的尺寸作为参考尺寸；

步骤S104，将原始OPC模型中的离焦起始点设置在光刻胶层的底部，依 据所述参考尺寸对所述原始OPC模型进行校准，直至由该校准后的OPC模型 得到模拟的光刻胶层底部的光刻图形的尺寸等于所述参考尺寸，将该校准后 的OPC模型作为中间模型；

步骤S105，获取刻蚀晶圆时允许的光刻胶层的最小厚度，将所述中间模 型的离焦起始点设置在允许的光刻胶层的最小厚度处，得到最终的OPC模型。

具体的，请参考图2，所述目标图形由用户提供，用于为生产制造提供指 导，是实际需要形成的图形；所述光刻系统202为用于进行光刻曝光的设备， 其内部包含多个光学元件，可以使光线在其内部发生多次反射、折射、聚焦 等变化；所述表面形成有光刻胶层203的晶圆204则是作为后续的光刻的对 象，在光刻胶层203上形成光刻图形，后续再通过刻蚀的方式将光刻图形转 移到晶圆上，用于集成电路的制造。

所述光掩模图形为依据所述目标图形和光刻系统设计得到的图形。本发 明的实施例中，所述光掩模图形为已经进行初步校准过的图形，即采用具有 该掩模图形制作的光掩模板201通过上述光刻系统202对晶圆204表面的光 刻胶层203进行曝光显影，得到的光刻图形与前述目标图形相同；所述原始 OPC模型为经初步校准后的模型，所述光掩模图形经原始OPC模型模拟检查 和实际制造检查，反复修改后得到。

本发明的实施例中，在得到上述具有光掩模图形的光掩模板201后，利 用所述光掩模板201和光刻系统202曝光晶圆204，在光刻胶层203上形成光 刻图形。在本发明的实施例中，光源200发出的光线经光掩模板201后，进 入光学系统202，并在其内部发生多次反射、折射、聚焦等变化后，最终由光 学系统202射出，照射到涂布在晶圆204表面的光刻胶层203表面，形成实 际的光刻图形。

在光刻胶层203上形成光刻图形后，获取位于光刻胶层203底部的光刻 图形的尺寸，用于后续作为参考尺寸修改OPC模型。本发明的实施例中，采 用电子显微镜（CDSEM）对光刻胶层203底部的光刻图形进行测量，即可获 得相应的尺寸。

需要说明的是，在实际制造工艺中，所述目标图形由若干个小的图形构 成，因此，设计的光掩模图形也有若干个对应的微小图形构成，形成在光刻 胶层203底部的光刻图形也由多个子图形构成。因此，本发明实施例中实际 测量的是光刻图形的多个子图形在光刻胶层203底部的尺寸。

由于实际光刻工艺中，经光刻系统射出的光线会聚焦到一点形成焦点， 随着焦点与光刻胶层的位置关系不同，形成在光刻胶层中的光强分布也不尽 相同，导致形成在光刻胶层中不同厚度处对应的光刻图形也有所区别。最为 理想的情况是：焦点位于光刻胶层的中间厚度处，光线在光刻胶层内的光强 分布趋于均匀，此时光线也未发生离焦现象，光刻胶层内不同厚度处对应的 光刻图形差别较小。

经过分析得知，只要光线未在光刻胶层的厚度内发生离焦，那么形成的 光刻图形仍然与目标图形间的误差在允许的范围内，能够满足工艺需求。而 在OPC模型中将离焦起始点（defocus start）设置在不同的位置，模拟得到的 光刻图形也不相同。为了使得到的图形精确，能够满足工艺需求，需要保证 光刻胶层底部处并未发生离焦现象。因此，在本发明的实施例中，将原始OPC 模型中的离焦起始点设置在光刻胶层的底部（代表着以该位置处为分界线， 该位置及以上的地方光线未发生离焦，但该位置以下的地方光线发生离焦）， 依据所述参考尺寸对所述原始OPC模型进一步校准，可对原始OPC模型中的 光学模型或光刻模型的相关参数进行校准，例如曝光焦平面的校准、模拟图 形的深度校准、光酸扩散长度校准、以及棱镜偏振校准等，直至由该校准后 的OPC模型得到模拟的光刻胶层底部的光刻图形的尺寸等于所述参考尺寸， 将该校准后的OPC模型作为中间模型。

所述刻蚀晶圆时允许的光刻胶层的最小厚度为后续将光刻图形转移至晶 圆上时，光刻胶层刚好被刻蚀完而又不损及底部晶圆的厚度。所述允许的光 刻胶层的最小厚度与目标图形中各个小的图形的尺寸以及图形密度、刻蚀工 艺参数等因素相关。在本发明的实施例中，本领域技术人员在目标图形确定、 刻蚀工艺参数确定的情况下，知道如何获取对应的允许的光刻胶层的最小厚 度，在此不再赘述。

经过分析后得知，在晶圆上形成的最终图形的精确度较低是由于光刻胶 层的厚度损失严重，其在光刻后、刻蚀前的厚度已小于允许的光刻胶层的最 小厚度，使得后续刻蚀晶圆时，还未形成预定厚度的最终图形，这些光刻胶 层的厚度损失严重的区域的光刻胶已被消耗完，露出了晶圆表面，无法在后 续的继续刻蚀中充当保护无需被刻蚀的晶圆表面的作用，从而造成该区域无 法形成图形。

基于上述分析，本发明的实施例中，在获取到前述曝光晶圆时允许的光 刻胶层的最小厚度后，将前述得到的中间模型的离焦起始点设置在允许的光 刻胶层的最小厚度处，得到最终的OPC模型。那么，后续利用最终的OPC 模型对光掩模图形进行模拟得到检测图形，通过判断检测图形中的各区域的 子图形的特征尺寸是否为0，即可判断出该区域是否形成有子图形，从而判断 出与该区域相对应的光刻胶层的厚度是否满足需求。

上述步骤完成后，本发明实施例的OPC模型的建立完成，利用该模型则 可以检查到因为光刻胶层的厚度损失严重所造成的在晶圆上形成的最终图形 的精确度低的问题。

具体地，请参考图3，本发明还提供了一种布局图形的检查方法，包括：

步骤S301，提供最终的OPC模型、以及依据目标图形和光刻系统得到的 光掩模图形，所述光掩模图形由多个微小图形组成；

步骤S302，利用所述最终的OPC模型对所述光掩模图形进行模拟，得到 检测图形，所述检测图形中的子图形与光掩模图形上的微小图形一一对应；

步骤S303，对所述检测图形中的子图形逐一进行检测，当检测图形中子 图形对应的特征尺寸为0时，则将光掩模图形中与该子图形相对应的微小图 形进行标记；

步骤S304，修改所述光掩模图形中被标记的微小图形，直至将修改后的 光掩模图形利用最终的OPC模型进行模拟，得到的检测图形上所有子图形对 应的特征尺寸大于0，将该修改后的所述光掩模图形作为最终的设计图形。

其中，所述最终的OPC模型为依据上述方法建立的模型；所述光掩模图 形为前述已经进行初步校准过的图形。在本发明的实施例中，所述光掩模图 形由多个微小图形组成，利用具有所述光掩模图形的光掩模对光刻胶层曝光， 得到的光刻图形与目标图形一致，即形成的光刻图形与目标图形之间的误差 在用户工艺允许的范围内。

如前文所述，由于所述最终的OPC模型将离焦起始点设置在刻蚀晶圆时 允许的光刻胶层的最小厚度处，可以通过得到的检测图形的特征尺寸的值， 对各区域实际曝光后的光刻胶层的厚度进行判断，找出光刻胶层的厚度小于 允许的光刻胶层的最小厚度的这些区域。

在本发明的实施例中，对所述检测图形上的子图形逐一进行检测，当检 测图形中子图形的特征尺寸为0时，则将光掩模图形上与该子图形相对应的 微小图形进行标记。通过前文的分析可知，该微小图形会导致后续光刻过程 中光刻胶层的厚度损失严重，使得该区域的光刻胶层的厚度低于允许的最小 厚度，造成后续无法在晶圆上形成满足要求的最终图形，在晶圆上形成的最 终图形的精确度有待提高。

在本发明的实施例中，还可以对光掩模图形中被标记的微小图形予以修 改，然后采用上述方法进行反复检查，直至将修改后的光掩模图形利用最终 的OPC模型进行模拟，得到的检测图形上所有子图形对应的特征尺寸大于0。 即采用该修改后的光掩模图形曝光形成光刻图形时，光刻胶层的厚度损失不 会影响在晶圆上刻蚀形成的最终图形的精确度。

综上，在获得经初步校准的光掩模图形后，曝光晶圆在光刻胶层上形成 光刻图形，获取位于光刻胶层底部的光刻图形的尺寸；然后将原始OPC模型 中的离焦起始点设置在光刻胶层的底部，以光刻胶层底部的光刻图形的尺寸 作为参考尺寸，修改所述原始OPC模型，直至该修改后的OPC模型得到模拟 的光刻胶层底部的光刻图形的尺寸等于所述参考尺寸，得到中间模型；再将 中间模型的离焦起始点设置在允许的光刻胶层的最小厚度处，得到最终的 OPC模型。由于建立最终的OPC模型考虑了后续刻蚀晶圆时允许的光刻胶层 的最小厚度，利用该最终的OPC模型进行模拟时，可以有效的找到由于光刻 胶层厚度损失对在晶圆上形成的最终图形的精确度造成影响的区域，以利于 从源头上进行预防，提高后续形成在晶圆上的最终图形的精确度。

进一步的，利用最终的OPC模型对所述光掩模图形进行模拟，当检测图 形中的子图形的特征尺寸为0时，将光掩模图形上与该子图形相对应的微小 图形进行标记，并予以修改，直至将修改后的光掩模图形利用最终的OPC模 型进行模拟，得到的检测图形上所有子图形对应的特征尺寸大于0。利用该修 改后的光掩模图形曝光光刻胶层，以所述光刻胶层为掩膜刻蚀晶圆形成的最 终图形的精确度高。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员， 在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保 护范围应当以权利要求所限定的范围为准。