一种在半导体制程中制备掩膜过程中的OPC方法技术

本发明专利技术提供了一种光学近似修正（ＯＰＣ）的方法，使用这种方法可以极大地改善以往进行光学近似修正时容易出现的各种问题。本发明专利技术提供的方案，是在现有光学近似修正之前，对版图图案的形状进行修改，以原有版图图案为基础得到其他凸多边型图案，然后以凸多边形图案为目标进行现有光学近似修正。

OPC method for preparing mask in semiconductor process

The invention provides an optical approximation correction (OPC) method, which can greatly improve various problems which are easy to occur in the prior optical approximation correction. The scheme provided by the invention, before the approximation in the existing optical layout pattern, to modify, to the original layout pattern based other convex polygonal patterns, and then to convex polygon pattern for the target of existing optical approximate correction.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造工业中的光刻制程，尤其涉及对制备掩膜过程中的光学近似修正(Optical Proximity Correction,缩写为OPC， 说明书其他部分使用缩写OPC代指光学近似修正)方法。
技术介绍
集成电路制造技术是一个复杂的工艺，每隔18到24个月就会更 新换代。表征集成电路制造技术的一个关键参数最小特征尺寸即关键 尺寸(Critical Dimension),从最初的125微米(1()-6米)发展到现能/ ' 、 ^ 。、、。光刻技术是集成电路制造工艺发展的驱动力，也是其中最复杂的 技术之一。相对于其他的单个制造技术来说，光刻对芯片性能的提高 有着革命性的贡献。在光刻工艺开始之前，集成电路的结构会先通过特定的设备复制到一块较大(相对于生产用的硅片来说)名为掩膜的 石英玻璃片上，然后通过光刻设备产生特定波长的光(如波长为248 微米的紫外线)将掩膜上集成电路的结构复制到生产芯片所用的硅片 上。电路结构在从掩膜复制到硅片过程中，会产生失真。尤其是到了 现在180微米及以下制造工艺阶段，如果不去改正这种失真的话会造 成整个制造技术的失败。所述失真的原因主要是光学近似效应 (Optical Proximity Effect),即由于投影曝光系统是一个部分相干光 成像系统，理想像的强度频谱幅值沿各向有不同的分布，但由于衍射 受限及成像系统的非线性滤波造成的严重能量损失，导致空间像发生 圆化和收缩的效应。要改正这种失真，半导体业界的普遍做法是利用预先在掩膜上进行结构补偿的方法，这种方法被叫做OPC。 OPC的基本思想是对 集成电路设计的图案进行预先的修改，使得修改补偿的量正好能够补 偿曝光系统造成的OPE效应。因此，使用经过OPC的图案做成的掩 膜，通过光刻以后，在晶片上就能得到最初想要的电路结构。通过计算集成电路生产中光刻工艺产生的一些数据来进行预先 对掩膜上电路结构进行补偿，从而达到在硅片上形成的电路结构最小 程度的失真，这提高了芯片生产过程中的成品率，保证了集成电路的 正常功能。在中国专利申请02141166.2中详细描述了传统的利用光学 邻近修正来校正掩膜图案的方法。OPC对集成电路制造技术的革新提 供了极强的推动力，成为现在半导体的生产过程中必不可少的一个环节光学邻近修正一般分为基于规则的OPC ( Rule based OPC )以及 基于^^莫型的OPC (Model based OPC),前者是在后处理过程中为所 有满足给定规范的图案加上增强型特征图案，随着电路设计的日趋复 杂，Rule based OPC就逐渐力不从心了，因为要写出一个完备的规则 表(Rule Table)， 就必须考虑各种不同的情况，比如说线宽，线间 距等等，这种穷举的方法效率就非常的低下，于是Model based OPC 就应运而生；Model based OPC可以对特征图案的实际曝光结果进行 仿真，其利用模型方法添加增强型特征图案可实现仿真特征图案与物 理i殳计的匹配。基于模型的OPC方法有一个建模的过程，建模的基本流程是先 在标片上放置预先设计的测试图案，收集到 一组真实光刻晶片的数 据。然后使用同样的测试图案，利用OPC建模工具进行模拟，如果模 拟得到的图案尺寸与相对应的真实晶片数据能够很好的符合，那么， 就可以认为在这样一个有限的样品空间(sampling space)中，模拟得到 的模型能够很好的描述整个曝光系统及化学效应，因此就能用来定量 的预知在各种情况下的OPE效应，从而可以用来进行OPC。目前在实际应用中，对例如接触孔和通孔层(Contact and Via layer) 类似的孔洞层，或者类似的使用所在工艺最小尺寸构造的正方形版图的OPC比较特殊。接触孔和通孔一般都是用来连接不同层的电路， 因此也可以统称为连接孔。连接孔层的光学近似修正与线段/间距层(line/space layer)的光学近似修正有很大的不同。在对连接孔层以 及类似版图进行修正时，主要有四个方面的问题需要仔细考虑1 )在进行OPC循环时的振荡和收敛问题。接触孔和通孔的形状一 般为正方形，如不进行OPC修正，光刻后实际得到的接触孔或通孔 会因为光学近似效应缩小，并且形状变成小于正方形内切圆的圆形。 为了保证得到的通孔有合适的大小，通常会考虑对正方形的每边进行 等量的扩大修正，这样在光刻后得到的图案接近于原正方形的内切 圆，以符合设计要求。图1显示了实际修正上述图案的过程，这种 OPC是基于边的，也就是说每一次只修正一条边，其他边保持不动。 对于一个方形来说，四条边都修正了一次以后，就称为一个修正循环 结束。如图l所示，首先修正正方形的al边，按修正规则所述al边 往外移(图中用箭头指示修正方向)，然后修正bl边，由于所述al 边已向外修正，因此所述bl边补偿性地往正方形内修正；同理，接 下来cl边补偿性地向外^f奮正，dl边补偿性地向内》务正。这样四条边 修正结束为一个修正循环，可以看到修正之后的图案变成了 al、 cl 为宽，bl、 dl为长的矩形，这样的修正结果明显不能符合光刻要求， 因此需要继续进行上述修正，例如还是从所述al边开始修正，由于 第一次修正结束后的图案按照数据模型模拟的光刻图案的al、 cl边 偏宽，bl、 dl边偏长，因此这次所述al边需要向内修正，按照上一 个循环的过程，最后得到的形状会变成al、 cl为长，bl、 dl为宽的 矩形。对于正方形的OPC修正，每个修正循环所得到得结果或者为 细长的矩形或者为扁宽的矩形，很难收敛到想要的放大的正方形，所 以需要有很多的修正循环。 一般要经过好几个上述的修正循环才能把 图案修正到想要的形状，这样的振荡使OPC的收敛性很低；2)辅助特征(Assistant Feature )的插入。随着技术升级，主特征 图案的尺寸快速减小，为了使光刻不失真，提高光刻的制程窗口(Process Window ),经常需要用到辅助特征，所添加的条形辅助特7征通过控制其宽度，并不会光刻到晶片上。绝大部分辅助特征插入工 具都是基于边的，即对于设计图案的每一边来说，将根据其方向及周 围环境插入一套辅助特征。这样对于角来说就不能插入相应的辅助特征。然而在光刻过程中，角的形状变圆的圆角效应(corner rounding effect)不可避免，对于连接孔层，圆角效应可以对制程窗口带来负面 影响，尤其对于孤立的图案来说更是如此。因此，在为矩形的连接孔 插入辅助特征时，辅助特征的延伸值非常重要，这会带来另外一个问 题，如图2所示，在正方形的四边外侧添加四条辅助特征，图中的箭 头所示为辅助特征延伸方向，如果延伸值不够，将不能对扩大制程窗 口有很大帮助；但是如果辅助特征延伸过多，它们在角处互相之间会 非常接近，甚至汇合到一起，这是非常危险的，因为这些区域将更加 容易在晶片上印出(printing-out);3) 掩膜规则检查(Mask Rule Check)和OPC之间的矛盾。在实 际操作中，要定义连接孔的特征间距(pitch)非常困难，如图3所示， 两个光学近似修正前的矩形似乎是l^立的，因为无它们的哪 一 边都 没有对着另一个凸多边形，然而实际上它们并不是5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在半导体制程中用于制备掩膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：　－将原始掩膜图案数据中的一个或多个原始凸多边形图案数据进行边缘圆滑处理，以获得具有相应的边缘圆滑的凸多边形图案的中间掩膜图案数据；　－对所述中间掩膜图案数据进行光 学邻近修正，以获得修正掩膜图案数据；　－利用所述修正掩膜图案数据制备掩膜。

【技术特征摘要】
1、一种在半导体制程中用于制备掩膜的方法，其特征在于，包括以下步骤-将原始掩膜图案数据中的一个或多个原始凸多边形图案数据进行边缘圆滑处理，以获得具有相应的边缘圆滑的凸多边形图案的中间掩膜图案数据；-对所述中间掩膜图案数据进行光学邻近修正，以获得修正掩膜图案数据；-利用所述修正掩膜图案数据制备掩膜。2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述经过边缘圆 滑处理得到的凸多边形图案的边数大于所述原始凸多边形图案的边数。3、 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述原始凸 多边形图案为矩形。4、 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述原始凸多边 形图案为正方形，其边长为所在工艺的最小工艺尺寸。5、 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所 述经过边缘圆滑处理得到的凸多边形图案被包含在所述原始凸多边 形图案中，且所述经过边缘圓滑处理得到的凸多边形图案的面积在允 许的范围内取最大值。6、 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述经过边缘圆 滑处理得到的凸多边形图案为轴对称图案。7、 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述原始凸多边 形图案为矩形图案；所述经过边缘圆滑处理得到的凸多边形图案为' 在所述原始矩形图案基础上，截去所述原始矩形图案的四个角后得到 的八边形，所述被截取的图案为等边直角三角形，所述三角形的直角边长小于等于所述原始矩形图案的宽边长度的1/4。8、 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述原始凸多边形图案为正方形图案；所述经过边缘圆滑处理得到的凸多边形图案 为在所述原始正方形图案基础上修改得到的等边16边形，所述等 边16边形与所述原始正方形图案的4...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆炜，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]