專利名稱：一種用于集成電路制造中改進光刻的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及集成電路制造中改進光刻的方法，具體而言涉及用于32nm制造工藝的雙重圖形技術的原始版圖設計圖形分解方法。
背景技術：
光刻是集成電路(IC)制造的重要工藝，光刻工藝的主要任務是實現(xiàn)掩膜版上的圖形向硅表面各層材料上的轉移。為了滿足超大規(guī)模集成電路特征尺寸不斷縮小的要求，投影光刻技術得到了迅速發(fā)展，而提高光刻分辨率是光刻技術的核心。光刻分辨率是指通過光刻機在硅片表面能曝光的最小特征尺寸，即最小可分辨半節(jié)距(HPmin)，其滿足瑞利公式 HPmin = A /NA(I)
其中A1-工藝參數(shù)因子；\ -曝光光源的波長；NA-光刻系統(tǒng)透鏡的數(shù)值孔徑。
對于常規(guī)的193nm水浸沒光刻技術而言，目前技術限于Ic1彡0. 25的圖形曝光,在NA值彡I. 35的條件下，最小可分辨半節(jié)距限于HPmin彡36nm，不能滿足32nm制造工藝的需要。解決上述問題的一種辦法是使用極紫外光刻技術(EUV)，其可以將\值降低到13.4nm，在NA值為0. 25的條件下可以滿足32nm甚至18nm制造工藝的需要；另一種辦法是仍然使用193nm浸沒光刻技術，其采用第三代浸入液(折射率RI > I. 8)和具有更高折射率的光刻膠及透鏡材料，以使NA值提高到I. 55，從而滿足32nm制造工藝的需要。然而，出于制造成本以及相關技術因素的考慮，不論是第三代透鏡材料還是EUV相關設備，短期內(nèi)都不會在IC制造的過程中加以使用。為了滿足摩爾定律下集成電路特征尺寸不斷縮小的要求，采用雙重圖形技術(DPT)只需對現(xiàn)有光刻基礎設施進行很小的改動，就可以實現(xiàn)更小節(jié)點的光刻技術。盡管DPT面臨著兩次曝光會增加工藝的復雜度以及生產(chǎn)效率下降帶來的隱性成本增加的問題，但相比于其它技術，其仍是滿足32nm制造工藝需要的理想的解決辦法。在雙重圖形技術的實施過程中，首要問題是原始版圖設計圖形的分解問題，通過把圖形分解為兩個具有寬松HPmin的子圖形，規(guī)避了 Ic1的限制?，F(xiàn)有的分解方法是依據(jù)實際工藝決定的最小節(jié)距準則對原始版圖設計圖形進行分解，即節(jié)距分解(Pitch split)，所謂節(jié)距是指原始版圖設計圖形線條的線寬與線條之間的間距之和。按照這種方法對密集分布的圖形和階梯狀圖形進行分解后，在圖形拐角以及連接部位之間產(chǎn)生間距很小的間隙，光學鄰近校正(OPC)之后由于工藝參數(shù)(曝光劑量，成像焦距，掩膜誤差等等)的調(diào)整，這些間距很小的間隙不能滿足兩組圖形接合時的間距要求，導致圖形的特征尺寸(⑶)偏離設定值，即線寬偏差，以及明顯的線端回縮和拐角圓化現(xiàn)象。CD達不到規(guī)范或出現(xiàn)變形，在前道工藝(FEOL)會影響晶體管電性能，如關閉電流Itjff和閾值電壓Vt，甚至使晶體管失效；在后道工藝(BEOL)會導致接觸電阻的升高等。因此，需要一種新的設計圖形分解方法，有效地解決CD達不到規(guī)范和出現(xiàn)變形的問題，進一步地提高DPT之后所得圖形的質量。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種用于集成電路制造中改進光刻的方法，包括根據(jù)原始版圖的設計圖形，確立最優(yōu)的光學鄰近校正模型、光刻目標、次分辨率輔助圖形參數(shù)；基于最小節(jié)距和最小間距準則分解所述原始版圖的設計圖形；對分解得到的掩膜圖形放置次分辨率輔助圖形并應用光學鄰近校正；在一定的工藝寬容度下運行光學規(guī)則檢查，同時進行掩膜誤差增強因子檢驗；對前述檢驗結果進行評價。在本發(fā)明的方法中，所述最小節(jié)距是制造工藝節(jié)點下實際工藝決定的原始版圖設計圖形的線條線寬與線條之間間距之和的最小值；所述最小間距是制造工藝節(jié)點下實際工藝決定的原始版圖設計圖形的線條線端之間間距的最小值，設定為所述最小節(jié)距的二分之一；分解得到的掩膜圖形線條線端的間距大于所述最小間距。在本發(fā)明的方法中，所述對前述檢驗結果進行評價的步驟包括如果雙重圖形技術處理之后所得圖形符合設定的圖形精確度約束參數(shù)，則進行掩膜版的制造；如果雙重圖形技術處理之后所得圖形不符合設定的圖形精確度約束參數(shù)，則優(yōu)化最小節(jié)距和最小間距 分解準則，重新分解所述原始版圖的設計圖形；如果雙重圖形技術處理之后所得圖形不符合設定的圖形精確度約束參數(shù)，則重新設計所述原始版圖的設計圖形。在本發(fā)明的方法中，設定的圖形精確度約束參數(shù)包括特征尺寸偏差、線端回縮偏差或MEEF允許范圍。在本發(fā)明的方法中，分解圖形涉及圖形線條的切割，切割時遵循以下原則切割位優(yōu)先選取圖形線條的延伸部分、窄/寬線交匯處或窄線與接地壓焊間的位置；在切割位預留交疊區(qū)保證圖形接合時接合部位的充分重疊。在本發(fā)明的方法中，所述一定的工藝寬容度包括成像焦距和光照劑量。根據(jù)本發(fā)明，可以避免采用現(xiàn)有的圖形分解方法分解圖形以后在圖形拐角及連接部位之間存在的細小間隙，很好地控制DPT之后所得圖形的線寬偏差、線端回縮和拐角圓化現(xiàn)象，保證最終轉移到硅片各層材料上的圖形的質量，提高IC的性能。


本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。附圖中
圖IA是本發(fā)明實施例的原始版 圖IB是按照現(xiàn)有的節(jié)距分解方法對圖IA中的設計圖形101進行分解的示意 圖IC是對圖IB所示圖形分解過程進行分解檢驗得到的圖形線條輪廓的示意 圖ID是依據(jù)本發(fā)明提出的原始版圖設計圖形分解方法對圖IA中的設計圖形101進行分解的示意 圖IE是對圖ID所示圖形分解過程進行分解檢驗得到的圖形線條輪廓的示意 圖2是本發(fā)明提出的基于最小節(jié)距和最小間距準則對原始版圖設計圖形的分解進行優(yōu)化的流程 圖3A是依據(jù)本發(fā)明提出的原始版圖設計圖形分解方法對圖IA中的圖形102進行分解的不意圖； 圖3B是對圖3A所示圖形分解過程進行分解檢驗得到的圖形線條輪廓的示意 圖4是按照本發(fā)明提出的方法實施原始版圖設計圖形分解的流程圖。
具體實施例方式在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領域技術人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進行描述。為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細的步驟，以便說明本發(fā)明是如何有效控制雙重圖形技術(DPT)處理之后所得圖形的線條形態(tài)的。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于半導體領域的技術人員所熟習的特殊細節(jié)。本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。如圖IA所示，是為采用雙重圖形技術(DPT)的32nm節(jié)點制造工藝設計的隨機邏輯單元版圖，其中深色部分為Poly層，包括圖形101和圖形102。初始設計的最小節(jié)距(pitch)為90nm，最小特征線寬(CD)為32nm,最小間距(space)為58nm。對于圖形101，32nm節(jié)點制造工藝下193nm水浸沒光刻技術(NA=L 2,^=0. 4)決定的最小節(jié)距為130nm，需要對原始版圖的設計圖形進行分解。按照現(xiàn)有的節(jié)距分解方法，分解后的圖形線條之間的節(jié)距應大于130nm，圖形101中的線條3在中間拐角處斷開，分解為兩個線條3a和3b，圖形101分解為兩個掩膜圖形103和104，如圖IB所示掩膜圖形103包括線條3a與線條5和線條1，掩膜圖形104包括線條3b與線條4和線條2。掩膜圖形103中，線條5的線端靠近線條3a的拐角，線條3a的拐角線端很短；掩膜圖形104中，線條4的拐角靠近線條3b的拐角線端，圖形的上述部位之間產(chǎn)生間距很小的間隙，即圖形線條線端之間的間距很小。對上述圖形分解過程進行分解檢驗得到的圖形線條輪廓如圖IC所示，其中圖(a)是在一定的工藝寬容度下(through process window)進行光學規(guī)則檢查(ORC)得到的圖形線條輪廓，圖(b)是進行掩膜誤差增強因子(MEEF)檢驗得到的圖形線條輪廓。由于分解后的圖形線條線端之間的間距很小，光學鄰近校正(OPC)之后不能滿足圖形接合的間距要求，導致曝光后所得圖形的線條出現(xiàn)明顯的線寬偏差、線端回縮和拐角圓化現(xiàn)象，同時線條3a與線條3b接合時的套刻精度也會變差。為了更好地解決上述出現(xiàn)的技術問題，本發(fā)明采用改進的設計圖形分解方法，該方法引入最小間距的概念并與實際工藝決定的最小節(jié)距準則結合起來對原始版圖設計圖形進行分解，分解后的圖形線條線端的間距應大于最小間距，這個最小間距需根據(jù)實際工藝的實際能力進行設定，通常設定為最小節(jié)距的二分之一，即實施例的最小間距為65nm。由此，圖形101分解為掩膜圖形105和掩膜圖形106兩個部分，如圖ID所示掩膜圖形105包括線條I、線條4和線條5 ;掩膜圖形106包括線條2和線條3，線條3沒有被斷開，線條3的任何部分沒有與線條4或線條5組合在一組掩膜圖形中，從而避免出現(xiàn)圖形線條線端之間的間距過小和線條的拐角線端過短的問題。對上述圖形分解過程進行分解檢驗得到的圖形線條輪廓如圖IE所示，其中圖(a)是在一定的工藝寬容度下(through process window)進行光學規(guī)則檢查(ORC)得到的圖形線條輪廓，圖(b)是進行掩膜誤差增強因子(MEEF)檢驗得到的圖形線條輪廓。圖形線條形態(tài)得到很好的控制，線寬偏差很小，基本沒有線端回縮和拐角圓化現(xiàn)象。與現(xiàn)有的節(jié)距分解方法相比，本發(fā)明提出的設計圖形分解方法不是單一的依據(jù)圖形線條之間的節(jié)距對原始版圖的設計圖形進行分解，在依據(jù)最小節(jié)距準則對原始版圖設計圖形進行分解后，如果圖形線條線端之間的間距小于最小間距，那么這些圖形不能放在一組掩膜圖形中；需要根據(jù)實際工藝的能力要求調(diào)整最小節(jié)距準則，使分解后的圖形線條線端的間距大于最小間距。對于圖形101而言，最小間距設定為65nm，線條3與線條4和線條5不能放在一組掩膜圖形中；可以采用激進的節(jié)距分解準則，即32nm節(jié)點制造工藝下193nm水浸沒光刻技術決定的最小節(jié)距調(diào)整為115nm (NA=L 35，Ic1=O. 4)，分解后的圖形線條之間的節(jié)距應大于115nm,圖形線條線端之間的間距應大于65nm。相比于單一的依據(jù)最小節(jié)距準則對原始版圖的設計圖形進行分解的方法，本發(fā)明采用的圖形分解準則具有更小的節(jié)距，從而使密集分布的圖形之間在圖形分解之后具有更大的間距，以滿足OPC之后圖形結合時的寬度要求，有效控制DPT之后所得圖形的線條形態(tài)。 為此，本發(fā)明提出了基于最小節(jié)距和最小間距準則對原始版圖的設計圖形的分解進行優(yōu)化的流程，如圖2所示。對原始版圖的設計圖形，確立最優(yōu)的光學鄰近校正(OPC)模型、光刻目標、SRAF (次分辨率輔助圖形)參數(shù)；結合最小節(jié)距和最小間距設定一個節(jié)距準則對原始版圖的設計圖形進行分解，分解后的圖形線條線端的間距大于最小間距；對分解后的掩膜圖形放置SRAF并應用光學鄰近校正(OPC);在一定的工藝寬容度下(throughprocess window,包括成像焦距focus和光照劑量dose)運行ORC (光學規(guī)則檢查)以控制線寬偏差，減少線端回縮和拐角圓化現(xiàn)象，同時進行MEEF (掩膜誤差增強因子)檢驗；比照設定的圖形精確度約束參數(shù)對ORC和MEEF的檢驗結果進行分析，如果符合，則進行掩膜版的制造；如果不符合，則結合最小節(jié)距和最小間距重新設定一個節(jié)距準則分解原始版圖(即重新分解原始版圖)，然后進行上述檢驗直到所得圖形符合設定的圖形精確度的要求，如果重新分解原始版圖不能滿足要求，則重新設計原始版圖以滿足設定的圖形精確度的要求。如圖3A所示，依據(jù)本發(fā)明提出的設計圖形分解方法，實施例原始版圖中的圖形102分解為掩膜圖形107和掩膜圖形108兩個部分。比照設定的圖形精確度約束參數(shù)對圖形分解過程進行分解檢驗，設定的圖形精確度約束參數(shù)為柵極特征尺寸偏差±2nm，互連層特征尺寸偏差±5nm，線端回縮偏差-5 +10nm，掩膜誤差增強因子MEEF〈4。檢驗后得到的圖形線條輪廓如圖3B所示，其中圖(a)是在一定的工藝寬容度下(成像焦距focus±75nm,光照劑量dose±4% )進行光學規(guī)則檢查(ORC)得到的圖形線條輪廓，線條形態(tài)得到很好的控制，特征尺寸偏差和線端回縮偏差均滿足設定的圖形精確度的要求；圖(b)是進行掩膜誤差增強因子(MEEF)檢驗得到的圖形線條輪廓，MEEF滿足設定的約束參數(shù)的要求；圖(C)是基于負的聚焦平面(negativefocus)和過量光照(over dose)進行的套刻精度(overlay)分析，圖形線條沒有出現(xiàn)變細或斷裂的現(xiàn)象。依據(jù)本發(fā)明提出的結合最小節(jié)距和最小間距準則對原始版圖設計圖形進行分解的方法，實施例中圖形101的線條沒有被切割；實施例中圖形102的線條I與線條2之間存在切割，同時對于其它實施例，對諸如線條3之類的復雜形態(tài)的多邊形進行切割是必要的。為了避免分解后的圖形線條之間存在間距很小的間隙，導致DPT之后所得圖形線條的形態(tài)變差，本發(fā)明針對切割線條多邊形提出以下指導原則切割位優(yōu)先選取圖形線條的延伸部分、窄/寬線交匯處或窄線與接地壓焊間的位置；在切割位預留交疊區(qū)保證圖形接合時接合部位的充分重疊；切割后避免產(chǎn)生短小的斷塊和拐角線端。如圖4所示，是按照本發(fā)明提出的方法實施原始版圖設計圖形分解的流程圖，用于簡要示出整個方法的流程。在步驟401中，根據(jù)原始版圖的設計圖形，確立最優(yōu)的光學鄰近校正模型、光刻目標、次分辨率輔助圖形參數(shù)；
在步驟402中，基于最小節(jié)距和最小間距準則分解原始版圖的設計圖形；
在步驟403中，對分解得到的掩膜圖形放置次分辨率輔助圖形并應用光學鄰近校正； 在步驟404中，進行光學規(guī)則檢查，同時進行掩膜誤差增強因子檢驗； 在步驟405中，對前述檢驗結果進行評價。本發(fā)明已經(jīng)通過上述實施例進行了說明，但應當理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施例范圍內(nèi)。此外本領域技術人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實施例，根據(jù)本發(fā)明的教導還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護范圍由附屬的權利要求書及其等效范圍所界定。
權利要求
1.一種用于集成電路制造中改進光刻的方法，其特征在于，包括 根據(jù)原始版圖的設計圖形，確立最優(yōu)的光學鄰近校正模型、光刻目標、次分辨率輔助圖形參數(shù)； 基于最小節(jié)距和最小間距準則分解所述原始版圖的設計圖形； 對分解得到的掩膜圖形放置次分辨率輔助圖形并應用光學鄰近校正； 在一定的工藝寬容度下運行光學規(guī)則檢查，同時進行掩膜誤差增強因子檢驗； 對前述檢驗結果進行評價。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述最小節(jié)距是制造工藝節(jié)點下實際工藝決定的原始版圖設計圖形的線條線寬與線條之間間距之和的最小值。
3.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述最小間距是制造工藝節(jié)點下實際工藝決定的原始版圖設計圖形的線條線端之間間距的最小值。
4.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述最小間距設定為所述最小節(jié)距的二分之一。
5.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，分解得到的掩膜圖形線條線端的間距大于所述最小間距。
6.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述對前述檢驗結果進行評價的步驟包括如果雙重圖形技術處理之后所得圖形符合設定的圖形精確度約束參數(shù)，則進行掩膜版的制造。
7.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述對前述檢驗結果進行評價的步驟包括如果雙重圖形技術處理之后所得圖形不符合設定的圖形精確度約束參數(shù)，則優(yōu)化最小節(jié)距和最小間距分解準則，重新分解所述原始版圖的設計圖形。
8.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述對前述檢驗結果進行評價的步驟包括如果雙重圖形技術處理之后所得圖形不符合設定的圖形精確度約束參數(shù)，則重新設計所述原始版圖的設計圖形。
9.根據(jù)權利要求6、7或8所述的方法，其特征在于，所設定的圖形精確度約束參數(shù)包括特征尺寸偏差、線端回縮偏差或MEEF允許范圍。
10.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述分解圖形包括圖形線條的切割。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其特征在于，切割位優(yōu)先選取圖形線條的延伸部分、窄/寬線交匯處或窄線與接地壓焊間的位置。
12.根據(jù)權利要求10所述的方法，其特征在于，在切割位預留交疊區(qū)保證圖形接合時接合部位的充分重疊。
13.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述一定的工藝寬容度包括成像焦距和光照劑量。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于集成電路制造中改進光刻的方法，包括根據(jù)原始版圖的設計圖形，確立最優(yōu)的光學鄰近校正模型、光刻目標、次分辨率輔助圖形參數(shù)；基于最小節(jié)距和最小間距準則分解原始版圖的設計圖形；對分解得到的掩膜圖形放置次分辨率輔助圖形并應用光學鄰近校正；進行光學規(guī)則檢查，同時進行掩膜誤差增強因子檢驗；對前述檢驗結果進行評價。根據(jù)本發(fā)明，可以避免采用現(xiàn)有的圖形分解方法分解圖形以后在圖形拐角及連接部位之間存在的細小間隙，很好地控制DPT之后所得圖形的線寬偏差、線端回縮和拐角圓化現(xiàn)象，保證最終轉移到硅片各層材料上的圖形的質量，提高IC的性能。
文檔編號G03F7/20GK102759861SQ20111010816
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權日2011年4月28日
發(fā)明者王偉斌, 王輝 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司