专利名称：光学临近效应修正的建模方法及测试图形的形成方法
光学临近效应修正的建模方法及测试图形的形成方法
技术领域：
本发明涉及半导体工业中的光刻技术，尤其涉及一种光学临近效应测试图形的形 成方法，还涉及一种基于模型的光学临近效应修正的建模方法。
背景技术：
光学临近效应(Optical Proximity Effect, ΟΡΕ)是指当光束透过掩膜上的图案 投影在晶圆上时，一方面产生衍射，另一方面被晶圆的半导体基体反射回来产生干涉。因 此，需要对掩膜图案进行光学临近效应修正(Optical ftOximityCorrection，0PC)。光学临近效应修正一般分为基于规则的(Rule based 0PC)以及基于模型的 (Model based 0PC)。后者有一个建模的过程，其基本流程是将一组预先设计的测试图形在 晶圆上光刻，收集到一组真实光刻晶圆的图形数据。然后利用光学临近效应建模工具对同 样的测试图形进行光刻仿真。如果仿真得到的图形数据和真实数据能够很好地吻合，就可 以认为在有限的样品空间内，该模型能够用来预知光学临近效应，从而可以用来进行光学 临近效应修正。因此，只有在晶圆上光刻出高质量的测试图形，才能得到高质量模型，从而 进行高质量的光学临近效应修正。申请号为200810033366. 3的中国专利公开了一种光学临近效应修正的方法，并 对各种光学临近效应修正的方法做了介绍。以掩膜版中的两个层次为例，在半导体制造工艺中，栅氧化(GT)层是覆盖于有源 区(TO)层之上的。图1是传统的光学临近效应有源区层和栅氧化层测试图形，其将各层的 光学临近效应测试图形平行摆放并做在设计版图的同一层次上。图2是传统技术光刻有源 区层和栅氧化层测试图形的示意图，包括有源区层测试图形12、栅氧化层测试图形14、晶 圆16，其将有源区层和栅氧化层测试图形分开光刻。采用这种测试图形进行光刻在晶圆上 得到的图形，无法真实反映栅氧化层覆盖在有源区层之上的情况。因此随着关键尺寸的减 小，光学临近效应逐渐加剧，对关键尺寸在130nm以下的工艺，若仍然采用此技术，则栅氧 化层的测试图形在晶圆上光刻后有图形倒塌的现象。参见图3，光刻所得的图形质量不佳， 无法真实反映光学临近效应，亦即无法建立高质量的光学临近效应模型。对于栅氧化层之 后的层次亦是如此。
发明内容为了解决传统中对于关键尺寸在130nm以下的工艺中，光学临近效应测试图形在 晶圆上光刻后光刻质量不好的问题，有必要提供一种光学临近效应测试图形的形成方法， 使得在130nm以下的工艺中光学临近效应测试图形在晶圆上光刻后能得到高质量的图形。—种光学临近效应测试图形的形成方法，包括如下步骤S10，将每一层次原始的 测试图形进行放大后得到放大图形；S20，将所述原始的测试图形和放大图形光刻到掩膜版 上，分别形成原始图形区域和放大图形区域；S30，将所述掩膜版上的原始图形区域和放大 图形区域光刻到晶圆上。
优选的，在步骤S20中，所述同一层次的原始的测试图形和放大图形是光刻到同 一块掩膜版上的。优选的，在步骤S30中，所述掩膜版上的原始图形区域是对准前一层次的放大图 形区域进行光刻的。为了建立高质量的光学临近效应模型，还有必要提供一种采用该方法形成的图形 进行基于模型的光学临近效应修正的建模方法。一种基于模型的光学临近效应修正的建模方法，包括以下步骤S602，选择光学临 近效应测试图形，所述测试图形包括原始的测试图形和将原始的测试图形进行放大后得到 的放大图形；S604a，将所述原始的测试图形和放大图形光刻到掩膜板上，分别形成原始图 形区域和放大图形区域；S604b，将所述掩膜板上的原始图形区域和放大图形区域光刻到晶 圆上；S606，采集晶圆上的图形数据；S608，定义仿真模型；S610，仿真；S612，比较光刻和仿 真得到的图形。优选的，在S612中，如果光刻得到的图形数据和仿真得到的图形数据能够很好地 吻合，则所述仿真模型可以用来进行光学临近效应修正；否则需要回到S608重新对仿真的 参数进行设定。优选的，在S604a中，所述同一层次的原始的测试图形和放大图形是光刻到同一 块掩膜版上的。优选的，在S604b中，所述掩膜版上的原始图形区域是对准前一层次的放大图形 区域进行光刻的。采用上述光学临近效应测试图形的形成方法得到的测试图形，真实地模拟出在实 际工艺中层与层之间覆盖的情况，因此能够如实地反映层与层之间重叠光刻的光学临近效 应，在晶圆上光刻得到的图形质量非常好。基于上述方法，我们就能得到基于模型的光学临 近效应修正的建模方法，建立高质量的光学临近效应模型，从而进行高质量的光学临近效 应修正。
图1是传统的光学临近效应有源区层和栅氧化层测试图形。图2是对传统有源区层和栅氧化层测试图形进行光刻的示意图。图3是采用传统的光学临近效应测试图形在芯片上进行光刻后得到的图形。图4是将原始的测试图形中的一组进行放大的示意图。图5是将栅氧化层的原始图形区域与有源区层的放大图形区域进行对准的示意 图。图6是本发明基于模型的光学临近效应修正的建模方法流程图。图7是对采用光学临近效应测试图形的形成方法得到的有源区层和栅氧化层测 试图形进行光刻的示意图。图8是采用光学临近效应测试图形的形成方法得到的测试图形在晶圆上进行光 刻后得到的图形。
具体实施方式本发明较佳实施方式的光学临近效应测试图形的形成方法是在传统每个层次原始 的测试图形基础上再生成一组放大图形。该放大图形是将原始的测试图形中的一组或几组测 试图形放大以后得到的，如图4所示。这样一来，在将本发明较佳实施方式的光学临近效应测 试图形光刻到掩膜版后，每一层测试图形就有原始图形区域和放大图形区域两个区域。下面以有源区层和栅氧化层为实施例对本发明进行清楚、完整的说明。生成放大 图形的目的是模拟真实的电路版图情况。将有源区层的光学临近效应测试图形光刻到晶圆 上以后，再将栅氧化层的原始图形区域与有源区层的放大图形区域进行对准，如图5所示。 那么在将栅氧化层的光学临近效应测试图形光刻到晶圆上后，栅氧化层的原始图形就摆放 在了有源区的放大图形上，从而确实地覆盖在有源区层的薄膜堆垛(film stack)上，这样 就真实地模拟出了实际电路中栅氧化层覆盖在有源区层之上的结构。对于栅氧化层之后的层次也是一样将本层的原始图形区域和前一层的放大图形 进行对准后，再将本层的图形光刻到晶圆上。图6是本发明基于模型的光学临近效应修正的建模方法流程图。该方法包括以下 步骤S602，选择光学临近效应测试图形。选择用本发明光学临近效应测试图形的形成 方法设计的光学临近效应测试图形。S604a，将光学临近效应测试图形光刻到掩膜板上。确定光刻工艺条件后，将S602 中选择的光学临近效应测试图形光刻到掩膜板上。S604b，将掩膜板上的图形光刻到晶圆上。下面以有源区层和栅氧化层的图形为实 施例对S604a、S604b的光刻过程进行说明。图7是对采用光学临近效应测试图形的形成方法得到的有源区层和栅氧化层测 试图形进行光刻的示意图。包括有源区层测试图形22，栅氧化层测试图形24，晶圆26 ；有 源区层测试图形22包括有源区原始图形区域2 和有源区放大图形区域22b，栅氧化层测 试图形M包括栅氧化原始图形区域Ma和栅氧化放大图形区域Mb。光刻后的栅氧化层测 试图形能确实地覆盖在有源区层的薄膜堆垛上，从而能真正有效地监控主版图的栅氧化层 在工艺流程中的表现。S606，采集晶圆上的图形数据。采集晶圆上的图形线宽等数据。S608,定义仿真模型。输入仿真参数，定义仿真模型。S610，仿真。按照定义的模型对同样的测试图形进行仿真。S612，比较。比较光刻和仿真得到的图形，如果仿真得到的图形数据和光刻得到的 图形数据能够很好地吻合，就可以认为在有限的样品空间内，该模型能够用来预知光学临 近效应，从而可以用来进行光学临近效应修正；否则需要回到S608重新对仿真的参数进行 设定。采用上述光学临近效应测试图形的形成方法得到的测试图形，真实地模拟出在实 际工艺中层与层之间覆盖的情况，因此能够如实地反映层与层之间重叠光刻的光学临近效 应，在晶圆上光刻得到的图形质量非常好，如图8所示。基于上述方法，我们就能得到基于 模型的光学临近效应修正的建模方法，建立高质量的光学临近效应模型，从而进行高质量 的光学临近效应修正。
以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但 并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的 保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种光学临近效应测试图形的形成方法，包括如下步骤S10，将每一层次原始的测试图形进行放大后得到放大图形；S20，将所述原始的测试图形和放大图形光刻到掩膜版上，分别形成原始图形区域和放 大图形区域；S30，将所述掩膜版上的原始图形区域和放大图形区域光刻到晶圆上。
2.根据权利要求1所述的光学临近效应测试图形的形成方法，其特征在于在步骤S20 中，所述同一层次的原始的测试图形和放大图形是光刻到同一块掩膜版上的。
3.根据权利要求1或2所述的光学临近效应测试图形的形成方法，其特征在于在步 骤S30中，所述掩膜版上的原始图形区域是对准前一层次的放大图形区域进行光刻的。
4.一种基于模型的光学临近效应修正的建模方法，包括以下步骤S602，选择光学临近效应测试图形，所述测试图形包括原始的测试图形和将原始的测 试图形进行放大后得到的放大图形；S604a，将所述原始的测试图形和放大图形光刻到掩膜板上，分别形成原始图形区域和 放大图形区域；S604b，将所述掩膜板上的原始图形区域和放大图形区域光刻到晶圆上；S606，采集晶圆上的图形数据；S608，定义仿真模型；S610，仿真；S612，比较光刻和仿真得到的图形。
5.根据权利要求4所述的光学临近效应修正的建模方法，其特征在于在S612中，如 果光刻得到的图形数据和仿真得到的图形数据能够很好地吻合，则所述仿真模型可以用来 进行光学临近效应修正；否则需要回到S608重新对仿真的参数进行设定。
6.根据权利要求4所述的光学临近效应修正的建模方法，其特征在于在S6(Ma中，所 述同一层次的原始的测试图形和放大图形是光刻到同一块掩膜版上的。
7.根据权利要求4或6所述的光学临近效应修正的建模方法，其特征在于在S604b 中，所述掩膜版上的原始图形区域是对准前一层次的放大图形区域进行光刻的。
全文摘要
本发明涉及一种光学临近效应测试图形的形成方法，包括将每一层次原始的测试图形进行放大后得到放大图形；将所述原始的测试图形和放大后的图形光刻到掩膜版上，分别形成原始图形区域和放大图形区域；将所述掩膜版上的原始图形区域和放大图形区域光刻到晶圆上。本发明还涉及一种采用上述方法形成的测试图形的基于模型的光学临近效应修正的建模方法。本发明真实地模拟出在实际工艺中栅氧化层覆盖在有源区层上的情况，如实地反映栅氧化层与有源区层之间重叠光刻的光学临近效应，在晶圆上光刻得到的图形质量非常好，因此能进行高质量的光学临近效应修正。
文档编号G06F17/50GK102087469SQ20091018870
公开日2011年6月8日 申请日期2009年12月3日 优先权日2009年12月3日
发明者张雷, 王谨恒, 黄旭鑫 申请人:无锡华润上华半导体有限公司, 无锡华润上华科技有限公司