TWI421908B - 光學鄰近校正模型的建立方法 - Google Patents

Description

光學鄰近校正模型的建立方法

本發明是有關於一種微影製程，且特別是有關於一種光學鄰近校正模型的建立方法。

隨著半導體製程技術的快速發展，為了增進元件的速度與效能，整個電路元件的尺寸必須不斷縮小，且元件的積集度也必須持續不斷地提升。一般來說，在半導體均趨向縮小電路元件的設計發展下，微影製程在整個製程中佔有舉足輕重的地位。

在半導體製程中，舉凡各層薄膜的圖案化或者是植入摻質的區域，都是經由微影製程來定義其範圍並決定其關鍵尺寸(critical dimension,CD)的大小。微影製程是先在晶圓表面上形成一層感光的光阻材料層。然後，依序進行光阻曝光步驟及顯影步驟，以利用光罩上的圖案將所欲的圖案轉移至晶圓表面的光阻材料層，而形成所欲之光阻圖案。隨著元件不斷地縮小化與積集化，積體電路的設計愈趨複雜，因此光罩圖案轉移至晶圓上便佔有十分重要的地位。若圖案的轉移不若預期，則會影響晶片上之關鍵尺寸。

在元件的線寬以及間距縮小的趨勢下，容易造成在曝光步驟中圖案轉移發生偏差的情況，也就是所謂的光學鄰近效應(optical proximity effect,OPE)。由於微影成像之精確度會直接影響到產品的良率，為了解決此問題，一些提高光罩解析度的方法被不斷地提出來。舉例來說，使用光 學鄰近校正法(optical proximity correction,OPC)進行光罩圖案的修正，其主要目的就是用來消除因光學鄰近效應所造成的關鍵尺寸偏差現象，亦即用來減少光阻圖案與光罩圖案之間的偏差。

習知的光學鄰近校正法是藉由比對具有線路佈局圖案的原始繪圖資料與使用光罩進行圖案轉移而形成的光阻圖案來取得偏差值，並收集不同圖案之相關資料，以建立光學鄰近校正模型。然而，製作光罩的過程中，在將原始繪圖資料寫入光罩上時通常會因寫入工具的特性造成光罩上的圖案會發生角緣圓化等現象，導致形成在光罩上的圖案並不會與原始繪圖資料完全一致。因此，習知方法根據原始繪圖資料所建立之光學鄰近校正模型並不能針對實際形成在光罩上的圖案對元件的佈局設計進行修正。

本發明提供一種光學鄰近校正模型的建立方法，可有助於圖案轉移。

本發明提出一種光學鄰近校正模型的建立方法。首先，提供一測試圖案。接著，將測試圖案寫於一光罩上。對光罩上之圖案進行量測，以獲得一修正圖案。之後，根據修正圖案建立一光學鄰近校正模型。

在本發明之一實施例中，上述之取得修正圖案的方法是藉由模擬描繪光罩上之圖案的輪廓。

在本發明之一實施例中，上述之取得修正圖案的方法是藉由掃描式電子顯微鏡(SEM)獲得影像。

在本發明之一實施例中，上述之建立光學鄰近校正模型更包括輸入物理參數，其例如是數值孔徑(numerical aperture,NA)、數值孔徑比(sigma，光源數值孔徑與透鏡數值孔徑之比值)、光源形狀(illuminator shape)或薄膜層疊特性(film stack properties)。

在本發明之一實施例中，上述之建立光學鄰近校正模型更包括輸入統計參數，其例如是圖案密度或空間影像斜率(aerial image slope)。

在本發明之一實施例中，在獲得修正圖案之後與建立光學鄰近校正模型之前，更包括將光罩上之圖案轉移至一光阻層，以對應形成多數個光阻圖案，並量測及收集各光阻圖案之數據以建構一資料庫，之後再根據修正圖案與資料庫的資料建立光學鄰近校正模型。

在本發明之一實施例中，更包括根據光學鄰近校正模型對測試圖案進行校正。

在本發明之一實施例中，更包括將修正圖案轉換成數位化之格式。

在本發明之一實施例中，上述之測試圖案為原始繪圖資料。

本發明之方法可以藉由現有的設備來取得實際形成在光罩上的圖案輪廓(亦即修正圖案)，並利用現有的套裝軟體根據修正圖案來建立光學鄰近校正模型，因此可以提高微影製程的可靠度，且能夠節省製程成本。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特 舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

由於在製作光罩的過程均可能造成寫於光罩上的圖案和原始設計的繪圖圖案產生差異，因此本發明在建立光罩圖形的校正模型時，同時考慮形成光罩圖案的製程誤差與光學鄰近效應對實際形成在晶圓上的元件佈局圖案之影響，在完成光罩的製作之後即針對光罩製程中可能造成的變異對後續欲建立之光學鄰近校正模型作適當的修正，以有效增加微影製程的可信度。

本發明之實施例之光學鄰近校正模型的建立方法是根據實際形成在光罩上的圖案來取得經數位化之修正圖案，加入製程中的所有參數條件(如物理參數、統計參數等)，並藉由具有實際從晶圓上光阻層收集的資料所建立之資料庫，來建立光學鄰近校正模型，進而可根據光學鄰近校正模型來修正原先設計的佈局圖案。接下來，進一步以流程圖的方式說明本發明之實施方式，圖1是依照本發明之一實施例之光罩圖案的校正步驟流程圖。

請參照圖1，進行步驟S100，提供一測試圖案。此測試圖案是原設計之線路佈局圖案的原始繪圖資料，其例如是用來描述待轉移至晶圓上的積體電路佈局的幾何圖案。在一實施例中，測試圖案包括不同關鍵尺寸、不同圖案密度及不同線寬間距的幾何圖案等資料。

接著，進行步驟S110，將測試圖案寫於光罩上，以製作出具有圖案的光罩。將測試圖案寫於光罩上的方法例如 是進行一寫入步驟，此寫入步驟包括使用電子束或雷射光束以進行之。

進行步驟S120，對光罩上之圖案進行量測，以獲得修正圖案。詳細說明的是，由於在進行光罩的寫入步驟時受到製程設備的影響，使得實際在光罩上所形成的圖案並不會與當初欲寫入的測試圖案完全一致。也就是說，在光罩上形成的圖案會與原先設計的測試圖案有誤差，因此需要藉由量測光罩來獲得實際的光罩圖案(即修正圖案)。取得修正圖案的方法例如是利用模擬的方式或是使用掃描式電子顯微鏡獲得影像，來描繪出光罩上圖案的輪廓、關鍵尺寸等圖案特徵。在取得修正圖案之後，還可以進一步將修正圖案轉換成數位化之資料檔，以利後續光學鄰近校正模型的建立。在一實施例中，數位化之資料檔的格式並無特別之限制，且其包括光罩上圖案的輪廓、關鍵尺寸等資料。

之後，進行步驟S130，將光罩上之圖案轉移至光阻層，以於光阻層中對應形成多個光阻圖案。將光罩上之圖案轉移至光阻層的方法例如是進行曝光步驟與顯影步驟，而此步驟當為熟習本領域者所熟知之技術，故於此不再贅述。

進行步驟S140，量測在步驟S130中形成的每一個光阻圖案，並收集數據以建立一資料庫。量測光阻圖案並收集其數據的方法例如是利用掃描式電子顯微鏡來量測光阻圖案的關鍵尺寸。一般而言，當光罩上之圖案經過曝光、顯影步驟而轉移到光阻層時，會受到曝光步驟所使用之光 源的干涉與光阻層之光阻劑的影響，而造成形成的光阻圖案發生角緣圓化、線寬改變等問題，亦即發生光學鄰近效應。因此，形成的光阻圖案並不會和光罩上之圖案一致。而上述建立資料庫的方法例如是計算每一個光阻圖案的量測結果與其相對應之修正圖案之間的偏差值，並收集各種不同的設計圖案其形成光阻圖案與修正圖案兩者之間的偏差值，然後將各項相關的資料儲存以建立一資料庫。

進行步驟S150，利用資料庫之數據並根據數位化之修正圖案建立一光學鄰近校正模型。建立光學鄰近校正模型的方法可以利用現有的套裝軟體，並輸入資料庫之數據，經計算修正後建立模型。在一實施例中，建立光學鄰近校正模型更包括將物理參數及統計參數輸入上述之套裝軟體中。物理參數包括數值孔徑(numerical aperture,NA)、數值孔徑比(sigma，光源數值孔徑與透鏡數值孔徑之比值)、光源形狀(illuminator shape)或薄膜層疊特性(film stack properties)。統計參數包括圖案密度或空間影像斜率(aerial image slope)。

在此說明的是，在上述步驟中是將從光罩上所取得實際形成的修正圖案與利用此光罩進行微影製程而形成的光阻圖案進行相互比對，來建立光學鄰近校正模型，因此可以有效地改善進行曝光步驟所造成的光學鄰近效應，減少光罩圖案與光阻圖案之間的誤差。

之後，還可以利用上述方法所建立的光學鄰近校正模型對原設計之測試圖案的配置進行修正，並將修正後的圖案資料進行後續處理，以使形成在光阻層上的元件圖案能 夠更符合原先所預期的圖案，於此技術領域具有通常知識者當可知其應用，故於此不再贅述。

綜上所述，本發明之光學鄰近校正模型的建立方法利用模擬的方式或掃描式電子顯微鏡的影像取得形成在光罩上的修正圖案，並根據此修正圖案來建立光學鄰近校正模型。因此，本發明之方法所建構的光學鄰近校正模型可以針對實際形成在光罩上的圖案進行校正，以使光阻層上所形成的圖案更符合所欲的圖案，並有效提升微影製程的可靠度及良率。

此外，本發明之方法利用現有之設備及套裝軟體來取得形成在光罩上的修正圖案並建立光學鄰近校正模型，免除複雜的運算推論，因此在提升微影製程可信度的同時還能夠減少建立光學鄰近校正模型的運算時間，可有助於節省製程成本。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

S100、S110、S120、S130、S140、S150‧‧‧步驟

圖1是依照本發明之一實施例之建立光學鄰近校正模型的步驟流程圖。

S100、S110、S120、S130、S140、S150‧‧‧步驟

Claims (12)

1. 一種光學鄰近校正模型的建立方法，包括：提供一測試圖案；將該測試圖案寫於一光罩上；對該光罩上之圖案進行量測，以獲得一修正圖案；以及根據該修正圖案建立一光學鄰近校正模型。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學鄰近校正模型的建立方法，其中取得該修正圖案的方法是藉由模擬描繪該光罩上之圖案的輪廓。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光學鄰近校正模型的建立方法，其中取得該修正圖案的方法是藉由掃描式電子顯微鏡獲得影像。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光學鄰近校正模型的建立方法，其中建立該光學鄰近校正模型更包括輸入一物理參數。
5. 如申請專利範圍第4項所述之光學鄰近校正模型的建立方法，其中該物理參數包括數值孔徑、數值孔徑比(sigma)、光源形狀或薄膜層疊特性。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光學鄰近校正模型的建立方法，其中建立該光學鄰近校正模型更包括輸入一統計參數。
7. 如申請專利範圍第6項所述之光學鄰近校正模型的建立方法，其中該統計參數包括圖案密度或空間影像斜 率。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光學鄰近校正模型的建立方法，在獲得該修正圖案之後與建立該光學鄰近校正模型之前，更包括：將該光罩上之圖案轉移至一光阻層，以對應形成多數個光阻圖案；以及量測各該些光阻圖案，並收集該些光阻圖案之數據以建構一資料庫。
9. 如申請專利範圍第8項所述之光學鄰近校正模型的建立方法，更包括根據該修正圖案與該資料庫建立該光學鄰近校正模型。
10. 如申請專利範圍第1項所述之光學鄰近校正模型的建立方法，更包括根據該光學鄰近校正模型對該測試圖案進行校正。
11. 如申請專利範圍第1項所述之光學鄰近校正模型的建立方法，更包括將該修正圖案轉換成數位化之格式。
12. 如申請專利範圍第1項所述之光學鄰近校正模型的建立方法，其中該測試圖案為一原始繪圖資料。