CN110119063B

CN110119063B - 图形优化方法及掩膜版制备方法

Info

Publication number: CN110119063B
Application number: CN201810119511.3A
Authority: CN
Inventors: 王健; 杜杳隽; 温永明
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2023-02-10
Anticipated expiration: 2038-02-06
Also published as: CN110119063A

Abstract

本发明揭示了一种图形优化方法，所述图形优化方法包括：提供待优化图形，所述待优化图形包括第一图形和第二图形，所述第一图形和第二图形的大小不相同，先对可调整性小的第一图形进行OPC处理，之后再对第二图形进行OPC处理，同时适应性调整第一图形，由此在确保了最终的第一图形较为精确的基础上，使得最终的第一图形的宽度大于掩膜版的最小尺寸，避免了最终的第一图形的宽度接近掩膜版的最小尺寸的情况，也就降低了图形优化难度。由此进行的掩膜版制备，可以提高掩膜版的质量。

Description

图形优化方法及掩膜版制备方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种图形优化方法及掩膜版制备方法。

背景技术

光刻工艺是半导体制造加工过程中的重要环节之一，其主要过程是借助于精密仪器将制备在掩膜版(亦称为光罩)上的图形经一定倍率后放大至基底上，从而实现电路器件的制备。

由于光刻过程中涉及图形尺寸很小，受光学效应影响的可能性较大，尤其是一些关键图形的尺寸，可调整性较小，若有较大波动则严重影响器件性能。因此，如何使得掩膜版图形尤其是关键图形更为精确，就成为了业界一直在关注和攻坚的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种图形优化方法及掩膜版制备方法，改善关键图形的精确度，提高掩膜版的质量。

为解决上述技术问题，本发明提供一种图形优化方法，包括：

提供待优化图形，所述待优化图形包括第一图形和第二图形，所述第一图形和第二图形的大小不相同，所述第一图形的可调整性小于所述第二图形的可调整性；

以所述第一图形的目标图形为目标，对所述第一图形和第二图形进行OPC处理，缩小所述第一图形和第二图形各自的宽度，获得初步的第一图形和初步的第二图形；以及

以所述第二图形的目标图形为目标，对所述初步的第二图形进行OPC处理，增大所述初步的第二图形的宽度，进而对所述初步的第一图形进行OPC处理，缩小所述初步的第一图形的宽度，获得最终的第一图形和最终的第二图形，所述最终的第一图形的宽度大于掩膜版的最小尺寸。

可选的，对于所述的图形优化方法，所述待优化图形包括多个间隔且重复排列的第一图形和第二图形。

可选的，对于所述的图形优化方法，所述第一图形为有源区上结构的图形。

可选的，对于所述的图形优化方法，所述第一图形为栅极图形。

可选的，对于所述的图形优化方法，所述初步的第一图形在曝光后符合标准。

可选的，对于所述的图形优化方法，对所述第一图形和第二图形进行OPC处理，缩小所述第一图形和第二图形各自的宽度，获得初步的第一图形和初步的第二图形的过程包括：

将宽度小于所述第一图形和第二图形的辅助图形添加至所述第一图形和第二图形中，获得初步的图形边界，以所述初步的图形边界构成所述初步的第一图形和初步的第二图形。

可选的，对于所述的图形优化方法，对所述初步的第二图形进行OPC处理，增大所述初步的第二图形的宽度，进而对所述初步的第一图形进行OPC处理，缩小所述初步的第一图形的宽度，获得最终的第一图形和最终的第二图形，所述最终的第一图形的宽度大于掩膜版的最小尺寸的过程包括：

通过在初步的第二图形中调整辅助图形的位置或新增辅助图形，以增大所述初步的第二图形的宽度；通过在初步的第一图形中调整辅助图形的位置或新增辅助图形，以缩小所述初步的第一图形的宽度；进行一次以上的上述过程以获得最终的第一图形边界和最终的第二图形边界；以所述最终的第一图形边界为基准将所述辅助图形和所述第一图形拟合为所述最终的第一图形；以所述最终的第二图形边界为基准将所述辅助图形和所述第二图形拟合为所述最终的第二图形。

可选的，对于所述的图形优化方法，所述第一图形和第二图形皆呈矩形。

可选的，对于所述的图形优化方法，所述OPC处理还包括对待优化图形端部的扩展。

可选的，对于所述的图形优化方法，对所述初步的第一图形进行OPC处理的可调节范围为1nm～10nm。

本发明还提供一种掩膜版制造方法，利用如上所述的图形优化方法。

本发明提供的图形优化方法中，所述图形优化方法包括：提供待优化图形，所述待优化图形包括第一图形和第二图形，所述第一图形和第二图形的大小不相同，所述第一图形的可调整性小于所述第二图形的可调整性；以所述第一图形的目标图形为目标，对所述第一图形和第二图形进行OPC处理，缩小所述第一图形和第二图形各自的宽度，获得初步的第一图形和初步的第二图形；以及以所述第二图形的目标图形为目标，对所述初步的第二图形进行OPC处理，增大所述初步的第二图形的宽度，进而对所述初步的第一图形进行OPC处理，缩小所述初步的第一图形的宽度，获得最终的第一图形和最终的第二图形，所述最终的第一图形的宽度大于掩膜版的最小尺寸。由此，本发明中改变了OPC处理的优先级，先对可调整性小的第一图形进行OPC处理，之后再对第二图形进行OPC处理，同时适应性调整第一图形，由此在确保了最终的第一图形较为精确的基础上，使得最终的第一图形的宽度大于掩膜版的最小尺寸，避免了最终的第一图形的宽度接近掩膜版的最小尺寸的情况，也就降低了图形优化难度，从而在制备时更为便利。由此进行的掩膜版制备，可以有效提高掩膜版的质量。

附图说明

图1为一种待优化图形的示意图；

图2为一种图形优化方法获得的图形的示意图；

图3为本发明一个实施例中图形优化方法的示意图；

图4为本发明一个实施例中获得初步的第一图形和初步的第二图形的示意图；

图5为本发明一个实施例中对所述初步的第二图形进行OPC处理，同时对所述初步的第一图形进行OPC处理的示意图；

图6为本发明一个实施例中获得最终的第一图形和最终的第二图形的示意图；

图7为图2和图6的对比示意图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的图形优化方法及掩膜版制备方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

发明人研究了一种图形的优化方法，如图1所示，待优化图形包括第一图形1和第二图形2，其中第一图形1是形成在关键区域3上的结构的图形。而且，所述第一图形1和所述第二图形2的大小不相同。此外，可以理解的是，在半导体制造中，这种第一图形1和第二图形2经常重复性出现，这种重复性出现的宽/窄图形，又被成为ABAB图形。

由于相邻的所述第一图形1和所述第二图形2的大小不相同，因此，在曝光时受到的光学影响不同，而例如在瞳孔照明(pupil illumination)***下，这种ABAB图形受到的光学相干性强度不同，例如导致窄图形尺寸降低。

发明人提出了一种优化方法，使得第一图形1和第二图形2同时进行光学临近修正(Optical Proximity Correction，OPC)处理，即优先级相同，经分析后发现，这种优化方法需要将较窄的第一图形1设置为掩膜版的极限尺寸，而较宽的第二图形2则变得更宽，如图2所示，最终的第一图形4很窄，达到掩膜版尺寸极限，最终的第二图形5则很宽。显然这种方法存在问题，例如，最终的第一图形4达到(或接近)极限本身就是不可取的，这大大增加了制备难度。

发明人认为，克服上述问题的一个方法是重建一套OPC模型，但是显然的，重建模型难度大，需要花费大量的人力物力，并且需要一定时间进行检验，因此并不可取。

在此基础上，发明人进一步分析后认为，可以从待优化图形的重要程度出发，设置优化顺序，先对重要性高的图形进行OPC处理，满足曝光后的图形需求，再对重要性低的图形进行OPC处理，由于重要性相对较低，因此OPC处理的可调整空间变大，此时也只需要对已经处理过的重要性高的图形再进行微调即可，由此既可以满足图形需求，又可以降低制备难度。

基于此，发明人改善了图形优化方法，如图3所示，本发明的图形优化方法包括：

步骤S11，提供待优化图形，所述待优化图形包括第一图形和第二图形，所述第一图形和第二图形的大小不相同，所述第一图形的可调整性小于所述第二图形的可调整性；

步骤S13，以所述第一图形的目标图形为目标，对所述第一图形和第二图形进行OPC处理，缩小所述第一图形和第二图形各自的宽度，获得初步的第一图形和初步的第二图形；以及

步骤S13，以所述第二图形的目标图形为目标，对所述初步的第二图形进行OPC处理，增大所述初步的第二图形的宽度，进而对所述初步的第一图形进行OPC处理，缩小所述初步的第一图形的宽度，获得最终的第一图形和最终的第二图形，所述最终的第一图形的宽度大于掩膜版的最小尺寸。

下面结合图1、图3-图7对本发明的图形优化方法进行详细描述。

请参考图1，对于步骤S11，提供待优化图形，所述待优化图形包括第一图形1和第二图形2，所述第一图形1和第二图形2的大小不相同，所述第一图形的可调整性小于所述第二图形的可调整性。

在一个实施例中，所述第一图形1例如是重要性较高的图形，而所述第二图形2则是重要性较低的图形，可以理解的是，图形的重要性是相对而言，举例如下：所述第一图形1为有源区(AA)3上结构的图形，更具体的，例如所述第一图形1为栅极图形。而第二图形2为虚设图形，例如为降低制程中某一或某些步骤的负载而设置的图形。显然，这里栅极图形的重要性相比虚设图形要高的多，即栅极图形若出现异常，很可能导致低良率(例如导致报废)，而虚设图形出现异常并不会对器件结构和性能产生影响。

在一个实施例中，所述所述第一图形1和第二图形2可以是重复出现，即所述待优化图形包括多个重复排列的第一图形1和第二图形2，亦即上文所称的ABAB图形。由于单独一个第一图形1和一个第二图形2并不具备实际生产意义，因此本发明以多个第一图形1和第二图形2进行说明。具体的，包括两个第一图形1和两个第二图形2。

在一个实施例中，所述第一图形1和第二图形2皆呈矩形。此时所述第一图形1和第二图形2的大小通常认为是宽度(即最小边长)上的几何关系。当然，所述第一图形1和所述第二图形2还可以是其他形状，例如是L型、T型等，此时所述第一图形1和第二图形2的大小同样也可以认为是宽度上的几何关系。

在这里，所述第一图形1和第二图形2指的是需要优化的图形，即要将图形形成在基底(例如半导体晶圆)上时，得对图形进行优化，在基底上形成的图形理论上需要与设计图形一致，则为目标图形。

请参考图4，对于步骤S13，以所述第一图形1的目标图形为目标，对所述第一图形和第二图形进行OPC处理，缩小所述第一图形和第二图形各自的宽度，获得初步的第一图形和初步的第二图形。可以理解的是，目标图形可以另行提供。

所述OPC处理包括对待优化图形宽度的变更及图形端部(拐角处)的扩展。

如图4所示，可以是将辅助图形添加至所述第一图形1和第二图形2中，获得初步的图形边界，以所述初步的图形边界构成所述初步的第一图形11和初步的第二图形21。

例如在图4中，以第一图形1为例，以虚线框表示了所述第一图形1，实线框为添加的辅助图形，具体包括中间一个较大的矩形和上下两个较小的矩形，其中中间一个较大的矩形是基于OPC规则对所述第一图形1进行的宽度的调整，这里表现为缩小宽度，而上下两个较小的矩形则是为了修正端部(拐角处)的设定，其中为了修正端部(拐角处)的设定可以采用现有方法完成，故例如图4中仅以两个较小的矩形表示，并未做详细图示。

可以得知，初步的图形边界即为最大的实线框，即包括了中间一个较大的矩形和上下两个较小的矩形的整体的矩形，此为所述初步的第一图形11。

可以理解的是，OPC过程可以是两次以上的循环过程，每次循环为逐步调整图形大小，可以依据实际规则和图形情况，设定相应的循环过程。

所述初步的第一图形11在曝光后符合标准(例如关键尺寸符合标准)。

可以理解的是在OPC过程中添加辅助图形不仅仅包括如图4所示的添加一个辅助图形，这只是一种选择，其他还可以是添加辅助图形以在原图形中进行删减、添加多个辅助图形进行组合等，此外，添加线条以将原图分割也可以是添加辅助图形的一种形式。

同样的，第二图形2的操作与第一图形1类同，在此不进行重复。区别在于，第二图形2的操作是基于第一图形1的操作的基础上，即受限于OPC规则，第一图形1调整后第二图形2也会随之调整。

在一个实施例中，例如，第一图形1的目标图形的宽度为55nm，在本步骤S12之后，所述初步的第一图形11的宽度为45nm；而第二图形2的目标图形的宽度为66nm，在本步骤S12之后，所述初步的第二图形21的宽度为40nm。

下面请参考图5和图6，对于步骤S13，以所述第二图形2的目标图形为目标，对所述初步的第二图形21进行OPC处理，增大所述初步的第二图形21的宽度，进而对所述初步的第一图形11进行OPC处理，缩小所述初步的第一图形11的宽度，获得最终的第一图形6和最终的第二图形7，所述最终的第一图形6的宽度大于掩膜版的最小尺寸。

同样的，所述OPC处理包括对初步图形(包括初步的第一图形11和初步的第二图形21)宽度的变更及图形端部(拐角处)的扩展。

如图5和图6所示，通过在初步的第二图形21中调整辅助图形的位置或新增辅助图形，以增大所述初步的第二图形21的宽度；通过在初步的第一图形11中调整辅助图形的位置或新增辅助图形，以缩小所述初步的第一图形11的宽度；进行一次以上的上述过程以获得最终的第一图形边界12和最终的第二图形边界22；以所述最终的第一图形边界12为基准将所述辅助图形和所述第一图形1拟合为所述最终的第一图形6；以所述最终的第二图形边界22为基准将所述辅助图形和所述第二图形2拟合为所述最终的第二图形7。

例如在图5中，以第二图形2为例，以较粗的虚线框表示了所述第二图形2，以较细的虚线框表示了初步的第二图形21，实线框为调整位置后的辅助图形或新增的辅助图形，具体可以是调整位置后的辅助图形，包括中间一个较大的矩形和上下两个较小的矩形，其中中间一个较大的矩形是基于OPC规则对初步的第二图形21中之前添加的辅助图形进行的宽度的调整，这里表现为增大宽度，而上下两个较小的矩形则是为了修正端部(拐角处)的设定，其中为了修正端部(拐角处)的设定可以采用现有方法完成，故例如图5中仅以两个较小的矩形表示，并未做详细图示。

可以得知，最终的第二图形边界22即为最大的实线框，即包括了中间一个较大的矩形和上下两个较小的矩形的整体的矩形。

在第二图形2调节的基础上，对初步的第一图形11进行微调，获得最终的第一图形边界12。可以是调整辅助图形的位置或新增辅助图形，而由于初步的第一图形11是符合实际图形的曝光标准，因此可以依据实际情况限定初步的第一图形11的调整范围。例如，在一个实施例中，对所述初步的第一图形11进行OPC处理的可调节范围为1nm～10nm。

例如，在第一次对初步的第二图形21的调整后，使得对所述初步的第一图形1进行OPC处理的调节超过了10nm，则需要继续对调整的初步的第二图形21进行再次调节，直至对所述初步的第一图形11进行OPC处理的调节处于许可范围内，同时也调整了初步的第二图形21，使得曝光后获得的第二图形也满足标准。

可以理解的是，OPC过程可以包括多种，例如添加辅助图形只是一种选择，其他还可以是采用添加线条、添加辅助图形以在原图形中进行删减等。

请参考图6，以所述最终的第一图形边界12为基准将所述辅助图形和所述第一图形1拟合为所述最终的第一图形6；以所述最终的第二图形边界22为基准将所述辅助图形和所述第二图形2拟合为所述最终的第二图形7。

所述拟合过程可以按照现有技术完成，例如将多个矩形(包括辅助图形、原图形等)按照最终的图形边界合并为一个图形，即图6中所示的情况。

其中，图6中在每个图形的端部(拐角处)示出了OPC后的形状，此为本领域技术人员所熟知，不进行详述。

在一个实施例中，例如，第一图形1的目标图形的宽度为55nm，在步骤S12之后，所述初步的第一图形11的宽度为45nm，在步骤S13之后，所述最终的第一图形6的宽度为40；而第二图形2的目标图形的宽度为66nm，在步骤S12之后，所述初步的第二图形21的宽度为40nm，在步骤S13之后，所述最终的第二图形7的宽度为75nm。由此，可以使得第一图形1和第二图形2在优化后，最终的第一图形6和最终的第二图形7在曝光后获得的图形都满足标准。

而且，请参考图7，图7中将图2和图6获得的图形进行了合并比较，可知，最终的第一图形4的宽度W1为30nm，为极限尺寸，而最终的第一图形6的宽度W3为40nm，超过了极限尺寸；同样的，最终的第二图形5的宽度W2为89nm，而最终的第二图形7的宽度为75nm。可见，本发明之前提出的方法，两极分化严重，尺寸选择难度大，本发明中提出的改进后的优化方法，图形尺寸更合理，也就降低了图形优化难度，从而在制备时更为便利。

基于上述内容，本发明还提供一种掩膜版制造方法，利用了如上所述的图形优化方法。

综上所述，本发明提供的图形优化方法中，所述图形优化方法包括：提供待优化图形，所述待优化图形包括第一图形和第二图形，所述第一图形和第二图形的大小不相同，所述第一图形的可调整性小于所述第二图形的可调整性；以所述第一图形的目标图形为目标，对所述第一图形和第二图形进行OPC处理，缩小所述第一图形和第二图形各自的宽度，获得初步的第一图形和初步的第二图形；以及以所述第二图形的目标图形为目标，对所述初步的第二图形进行OPC处理，增大所述初步的第二图形的宽度，进而对所述初步的第一图形进行OPC处理，缩小所述初步的第一图形的宽度，获得最终的第一图形和最终的第二图形，所述最终的第一图形的宽度大于掩膜版的最小尺寸。由此，本发明中改变了OPC处理的优先级，先对可调整性小的第一图形进行OPC处理，之后再对第二图形进行OPC处理，同时适应性调整第一图形，由此在确保了最终的第一图形较为精确的基础上，使得最终的第一图形的宽度大于掩膜版的最小尺寸，避免了最终的第一图形的宽度接近掩膜版的最小尺寸的情况，也就降低了图形优化难度，从而在制备时更为便利。由此进行的掩膜版制备，可以有效提高掩膜版的质量。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种图形优化方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的图形优化方法，其特征在于，所述待优化图形包括多个间隔且重复排列的第一图形和第二图形。

3.如权利要求1所述的图形优化方法，其特征在于，所述第一图形为有源区上结构的图形。

4.如权利要求3所述的图形优化方法，其特征在于，所述第一图形为栅极图形。

5.如权利要求1所述的图形优化方法，其特征在于，所述初步的第一图形在曝光后符合标准。

6.如权利要求1所述的图形优化方法，其特征在于，对所述第一图形和第二图形进行OPC处理，缩小所述第一图形和第二图形各自的宽度，获得初步的第一图形和初步的第二图形的过程包括：

7.如权利要求6所述的图形优化方法，其特征在于，对所述初步的第二图形进行OPC处理，同时对所述初步的第一图形进行OPC处理，获得最终的第一图形和最终的第二图形的过程包括：

8.如权利要求1所述的图形优化方法，其特征在于，所述第一图形和第二图形皆呈矩形。

9.如权利要求8所述的图形优化方法，其特征在于，所述OPC处理还包括对待优化图形端部的扩展。

10.如权利要求1所述的图形优化方法，其特征在于，对所述初步的第一图形进行OPC处理的可调节范围为1nm～10nm。

11.一种掩膜版制造方法，其特征在于，利用如权利要求1-10中任一项所述的图形优化方法。