改善高深宽比图形不一致和提高光刻胶形貌陡度的方法技术

本发明专利技术公开了一种改善高深宽比图形不一致和提高光刻胶形貌陡度的方法，主要包括：读入初始GDS文件中所有层次版图原始设计数据和特定图形的具体所在位置；根据该层次与其它参考层次的位置信息，确定最小的设计单元，从而得出需要添加的Dummy图形和SRAF图形的大小和位置，同时利用已有的OPC模型进行OPC计算修正；进行掩膜版Mask制作；在光刻工艺中采用双重曝光的方法；在显影工艺中采用双重显影的方法。本发明专利技术通过优化OPC模型+两次曝光+两次显影得到相对陡直的光刻胶形貌和特征尺寸一致性较强的高深宽比结构图形,还可以和现有版图处理方法兼容，将现有EDA软件集成在一个平台上，能准确地实现设计者的意图，优化图形转移中的光刻胶形貌，实现图形一致的目标。

A Method to Improve the Inconsistence of High aspect ratio Graphics and the Steepness of Photoresist Morphology

The invention discloses a method for improving the inconsistency of high aspect ratio graphics and the steepness of photoresist morphology, mainly including: reading the original design data of all layers of layout and the specific location of specific graphics in the initial GDS file; determining the smallest design unit according to the location information of the layers and other reference layers, thereby obtaining the Demy graphics and SRAF graphics that need to be added. At the same time, the size and position of OPC are corrected by using the existing OPC model; mask Mask is made; double exposure method is used in lithography process; double development method is used in development process. By optimizing the OPC model+twice exposure+twice development, the high aspect ratio structural pattern with relatively steep photoresist morphology and strong consistency of feature size can be obtained, which is also compatible with the existing layout processing method. By integrating the existing EDA software on a platform, the designer's intention can be accurately realized, the photoresist morphology in pattern transfer can be optimized, and the goal of graphic consistency can be achieved. \u3002

【技术实现步骤摘要】
改善高深宽比图形不一致和提高光刻胶形貌陡度的方法
本专利技术涉及半导体集成电路设计、测试和制造领域对版图数据的处理技术,具体属于一种改善高深宽比图形不一致和提高光刻胶形貌陡度的方法。
技术介绍
当前，大规模集成电路普遍采用光刻系统进行制造。光刻系统主要包括照明部分、掩膜部分、投影部分及硅片部分四个系统。如图1所示，光源发出的光线经过聚光器聚焦后入射至掩膜版，掩膜版的开口部分透光，经过掩膜版后，光线经投影部分(孔和透镜)入射至涂有光刻胶的硅片上，这样掩膜图形就复制到硅片上。目前，有深宽比超过6:1的光刻胶，更甚者深宽比高达10:1，该层次的用途之一是像素区的隔离，当像素区离子注入剂量越大，器件的功能就会越强，同时，该层次也是沿着”摩尔定律”发展的代表层次。业界推动的三个主要方向包括像素尺寸缩小、特征尺寸(CriticalDimension，简称CD)缩小和光刻胶加厚。在实际的版图设计中，光刻胶分布是一种重复性很高的版图设计，这部分图形的光学临近修正(OpticalProximityCorrection，简称OPC)的理想状态是保持高度一致性，这样成像效果才能达到最佳。然而，实际操作过程中，我们不仅无法达到这样的要求，而且这类图形之间的差异性还不小。原因在于，在厚度较大(深度较深)的光刻胶中，上部的光刻胶对光能的吸收较大，底部的光刻胶不能得到充分地曝光，所以一般采用反复曝光的方法获得高深宽比图形。而且，在显影过程中，显影的速率随深度的变化较大，而且底部的显影液不能得到及时更新，导致底部的光刻胶无法和新鲜的显影液接触，因此光刻图形的一致性较差。另外，掩膜版到光刻胶表面的距离、掩膜版的线宽和入射光的角度对光刻胶的光场都有着重要的影响。一方面，随着光刻胶厚度的增加，光在光刻胶内部发生显著的衍射效应，另一方面，由于光刻胶厚度不均匀，而且在光刻胶底部的折射率不同，所以还会发生反射的现象，因此，光刻胶内部的光场是相干叠加和非相干叠加的。双重曝光可能带来的问题是光刻胶的形貌不够陡直，光刻胶顶部形貌损失较多，如图2所示。一般来说，一张较暗的照片配上一张光源充足的照片可以更好的突出照片的主体，如果两张照片都很亮的话，会容易使照片失去重点。所以在拍摄多重曝光的时候，一定要注意在第一张照片上预留暗位。透光一半，可以将第一张虚化掉作为背景，以配合第二张清晰的主体，这样就可以做出一张对比感强的多重曝光了。图3a、图3b所示分别为典型的薄光刻胶和厚光刻胶的透光率曲线图，由图3a、图3b可知，随着曝光时间(ExposureTime)的增大，透光率(Transmittance)也逐渐增大，当光刻胶完全曝光后，其透光率保持为稳定值，此时化学反应基本上结束。而随着光刻胶厚度的增加，光刻胶在曝光结束时的透光率在减小。由于曝光光源在光刻胶的化学反应中强度值有限，因此当光刻胶的厚度超过一定值时，在曝光的初始一段时间内光刻胶的透过率不变，如图3b所示。在实际的工艺处理中，厚光刻胶还存在着分布不均匀的问题，而且工艺条件的差异使这种分布非均匀性进一步增大，这就导致在实际设计和工艺中对于不同厚度的光刻胶采用恒定不变的曝光参数根本不可行。因此需要建立一套随光刻胶的厚度变化而变化的光刻胶模型，更加准确地计算光刻胶内部的感光化合物PAC(photoactivecompound)浓度分布。此外，传统的版图处理流程中，测试和仿真过程中对硅片上实际可能发生的图形损失考虑不足，最终可能导致的结果是硅片上的设计图形并不是设计者想要的图形，甚至导致电路无法正常工作的情况发生。而在半导体的实际制造过程中，光刻工艺会遇到圆角化问题，刻蚀工艺受到微观负载效应Microloading和宏观负载效应Macroloading效应的影响可能导致硅片上形成的最终图形与客户的设计图形相差较大。而在化学机械研磨(CMP)过程中，由于研磨液的选择比、研磨盘压力、产品表面形貌等变化，使得CMP之后的芯片表面并不能达到完全的平坦化，而是存在拓扑起伏。过大的介质碟形和介质侵蚀同样对光刻工艺窗口造成影响，对单个曝光区域(shot)内的影响尤为明显。因此，将这些步骤关联起来建立新的OPC模型来改善光刻的特征尺寸CD均一性显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种改善高深宽比图形不一致和提高光刻胶形貌陡度的方法，可以解决厚光刻胶曝光形貌不陡直以及高深宽比的图形一致性较差的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的改善高深宽比图形不一致和提高光刻胶形貌陡度的方法，主要包括：(1)读入初始GDS文件中所有层次版图原始设计数据和特定图形的具体所在位置；(2)根据该层次与其它参考层次的位置信息，确定最小的设计单元，从而得出需要添加的Dummy图形和SRAF图形的大小和位置，同时利用已有的OPC模型进行OPC计算修正；(3)进行掩膜版Mask制作；(4)在光刻工艺中采用双重曝光的方法；(5)在显影工艺中采用双重显影的方法。进一步的，在步骤(1)中，从GDS文件中读入的信息包括各个工艺层次的数据、特定器件的标示和特定区域的长、宽、面积以及特定区域的中心位置和过渡区域。进一步的，在步骤(2)中，读入关键层信息，筛选出含有重复单元的位置，并与标注出来的特定区域进行比对，确定过渡区域的大小和范围。更进一步的，筛选出含有重复单元的位置是指通过图形比对和数据层次参考的方式确定出最底层的设计单元大小。进一步的，在步骤(2)中添加的Dummy图形和SRAF图形用于保证特定区域的边缘区域与中心位置以及过渡区域有着不一样的光强。进一步的，步骤(2)中的所述OPC模型是掩膜版上同样的设计尺寸经曝光在晶片上形成的图形尺寸和特征尺寸随着掩膜版和特定区域中心位置的距离远近以及和边缘区域距离远近而变化的OPC修正模型，其与光刻胶的厚度和显影时间以及衬底的材料和形貌也相关。更进一步的，所述OPC模型的建立需要收集的信息包括光刻胶在特定区域的厚度以及曝光显影后在特定区域的特征尺寸，并将特定区域的长、宽和面积、中心位置建立关联置信度模型。进一步的，步骤(2)中进行的OPC计算包括电路版图设计规则EBrule的计算、需要添加的Dummy图形和SRAF图形的大小和位置的计算以及OPC通常的规则和模型的计算。更进一步的，OPC修正后进行检查时，将要检查的线宽和孔的大小依据不同的目标值来设定，所述目标值取决于工艺能力的补偿值。进一步的，在步骤(3)中，掩膜版采用交替型移相掩膜。较佳的，所述掩膜版采用的是透光率为0.1％～30％的半透明材料。进一步的，在步骤(4)中，第一次曝光的能量低于第二次的曝光能量，两次曝光用的数值孔径不同，且第一次曝光采用的数值孔径大于第二次曝光的数值孔径。进一步的，在步骤(5)中，双重显影的方法包括先采用正常的显影程序，然后进行去离子纯水冲洗，接着进行显影，再进行去离子纯水冲洗，最后进行热烘。较佳的，显影时间为10～300秒，去离子纯水冲洗时间为10～300秒，曝光后热烘PEB时间为10～500秒。本专利技术提供的改善高深宽比图形不一致和提高光刻胶形貌陡度的方法，通过读入集成电路的版图数据、插入SRAF图形和Dummy图形、进行OPC计算修正、光刻工艺中使用PSM和双重曝光、显影工艺中使用双重显影等步骤来优化图形转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善高深宽比图形不一致和提高光刻胶形貌陡度的方法，其特征在于，主要包括：(1)读入初始GDS文件中所有层次版图原始设计数据和特定图形的具体所在位置；(2)根据该层次与其它参考层次的位置信息，确定最小的设计单元，从而得出需要添加的Dummy图形和SRAF图形的大小和位置，同时利用已有的OPC模型进行OPC计算修正；(3)进行掩膜版Mask制作；(4)在光刻工艺中采用双重曝光的方法；(5)在显影工艺中采用双重显影的方法。

【技术特征摘要】
1.一种改善高深宽比图形不一致和提高光刻胶形貌陡度的方法，其特征在于，主要包括：(1)读入初始GDS文件中所有层次版图原始设计数据和特定图形的具体所在位置；(2)根据该层次与其它参考层次的位置信息，确定最小的设计单元，从而得出需要添加的Dummy图形和SRAF图形的大小和位置，同时利用已有的OPC模型进行OPC计算修正；(3)进行掩膜版Mask制作；(4)在光刻工艺中采用双重曝光的方法；(5)在显影工艺中采用双重显影的方法。2.根据权利要求1所述的改善高深宽比图形不一致和提高光刻胶形貌陡度的方法，其特征在于，在步骤(1)中，从GDS文件中读入的信息包括各个工艺层次的数据、特定器件的标示和特定区域的长、宽、面积以及特定区域的中心位置和过渡区域。3.根据权利要求1所述的改善高深宽比图形不一致和提高光刻胶形貌陡度的方法，其特征在于，在步骤(2)中，读入关键层信息，筛选出含有重复单元的位置，并与标注出来的特定区域进行比对，确定过渡区域的大小和范围。4.根据权利要求1所述的改善高深宽比图形不一致和提高光刻胶形貌陡度的方法，其特征在于，在步骤(2)中添加的Dummy图形和SRAF图形用于保证特定区域的边缘区域与中心位置以及过渡区域有着不一样的光强。5.根据权利要求3所述的改善高深宽比图形不一致和提高光刻胶形貌陡度的方法，其特征在于，筛选出含有重复单元的位置是指通过图形比对和数据层次参考的方式确定出最底层的设计单元大小。6.根据权利要求1所述的改善高深宽比图形不一致和提高光刻胶形貌陡度的方法，其特征在于，步骤(2)中的所述OPC模型是掩膜版上同样的设计尺寸经曝光在晶片上形成的图形尺寸和特征尺寸随着掩膜版和特定区域中心位置的距离远近以及和边缘区域距离远近而变化的OPC修正模型，其与光刻胶的厚度和显影时间以及衬底的材料和形貌也相关。7.根据权利要求6所述的改善高深宽比图形不一致和提高光刻胶形貌陡度的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟鸿林，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31