OPC修正方法与流程

opc修正方法
技术领域
1.本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别涉及一种光学邻近效应修正(optical proximity correction，opc)方法。


背景技术：

2.光源通过掩膜版到达光刻胶一般要经过两个界面，并在界面处产生反射现象，这些反射光的存在会影响光刻胶曝光后的线宽及形貌。当图形分辨率进入亚微米级，衬底反射对线宽及工艺窗口的负面影响也日趋明显。随着半导体工艺技术的发展，离子注入层的线宽达到200nm以下，为了得到较为准确的离子注入层边界，引入了抗反射层，通过其产生的两束反射光相消干涉，进而可以最大限度地抑制反射光对线宽及工艺窗口的消极作用。如图1所示是现有光刻工艺中引入抗反射层后使衬底反射光形成相消干涉的示意图；在半导体衬底101上形成有底部抗反射层102(bottom anti-reflection coating,barc)，光刻胶103涂布在底部抗反射层102上。可以看出，入射光104在半导体衬底101表面形成的反射光106会被底部抗反射层102顶部表面形成的反射光105干涉消除，从而能消除衬底反射光106对曝光的不利影响。
3.但由于鳍型晶体管(finfet)的前层衬底中栅极与浅沟槽隔离(sti)的高低起伏，平坦化的底部抗反射层在不同衬底位置上厚度不同，导致光刻胶沟槽或线宽差异明显。如图2所示，是现有光刻工艺中衬底表面不平整时形成底部抗反射层和光刻胶后的结构示意图；图2是沿浅沟槽隔离201的剖面图，栅极202会形成于会覆盖在鳍体的顶部表面和侧面，也会延伸到浅沟槽隔离201的顶部表面，可以看出，浅沟槽隔离201和栅极202的顶部表面不平坦，二者同时作为后续离子注入层的光刻工艺中的衬底结构。可以看出，形成底部抗反射层203并平坦化后，底部抗反射层203在浅沟槽隔离201和栅极202的区域中的厚度不同；这样光刻胶204涂布后并曝光时，不同区域的底部抗反射层203对底部衬底的反射光的消除能力不同，最后会使曝光不均匀，导致线宽差异。
4.目前改善光刻胶局部线宽均匀性较多是通过改进光刻设备的控制、改善前层衬底平整度以及增加光刻工艺对焦深度来实现，这些方法均对设备或工艺要求较高。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种opc修正方法，能改善跨越不同高度衬底的当前层图形的光刻胶图形形貌，改善当前层图形的线宽或间距的均匀性，能提高当前层图形的线宽或间距的工艺窗口。
6.为解决上述技术问题，本发明提供的opc修正方法包括如下步骤：
7.步骤一、提供前层图形，所述前层图形包括第一衬底图形和第二衬底图形，所述第一衬底图形的顶部表面和所述第二衬底图形的顶部表面之间具有衬底高度差。
8.所述衬底高度差使形成于所述前层图形表面的底部抗反射层在所述第一衬底图形和所述第二衬底图形的表面具有厚度差。
9.所述底部抗反射层的厚度差别会使相邻的所述第一衬底图形和所述第二衬底图形之间的衬底剩余反射具有反射差值，所述反射差值使得相邻的所述第一衬底图形和所述第二衬底图形上的当前层图形对应的光刻胶图形的关键尺寸或间距具有光刻胶尺寸差值。
10.所述反射差值由所述第一衬底图形和所述第二衬底图形的尺寸确定。
11.步骤二、通过尺寸选择方式在所述前层图形中选择所述第一衬底图形和所述第二衬底图形，所选择的所述第一衬底图形和所述第二衬底图形对应的所述反射差值会使所述光刻胶尺寸差值大于等于规定值。
12.在选择的所述第一衬底图形或所述第二衬底图形上设置辅助图形。
13.步骤三、提供当前层原始版图，在所述当前层原始版图中选择会和所述辅助图形对应的所述第一衬底图形或所述第二衬底图形相交的当前层图形。
14.步骤四、对选择的所述当前层图形进行边缘分割(fragmentation)并进行局部反向尺寸补偿，所述局部反向尺寸补偿用于抵消所述反射差值产生的所述光刻胶尺寸差值。
15.步骤五、对经过所述局部反向尺寸补偿的所述当前层原始版图进行opc修正。
16.进一步的改进是，所述第一衬底图形包括栅极。
17.进一步的改进是，所述栅极覆盖在鳍体的顶部表面和侧面。
18.进一步的改进是，所述第二衬底图形包括浅沟槽隔离；所述浅沟槽隔离位于所述鳍体之间；所述浅沟槽隔离的顶部表面低于所述栅极的顶部表面。
19.进一步的改进是，所述前层图形中，各所述栅极平行排列，各所述栅极的长度方向和所述鳍体的长度方向垂直；所述栅极的宽度为栅极通道长度。
20.进一步的改进是，步骤二中，选择所述第一衬底图形或所述第二衬底图形的实现方式为：
21.选择宽度大于所述临界栅极通道长度的所有所述栅极。
22.进一步的改进是，所述辅助图形设置在所选择的所述栅极上。
23.进一步的改进是，所述临界栅极通道长度通过软件模拟得到，包括：
24.模拟不同宽度的所述栅极所产生的所述光刻胶尺寸差值；
25.将所述光刻胶尺寸差值的规定值对应的所述栅极的宽度作为所述临界栅极通道长度。
26.进一步的改进是，当所述光刻胶尺寸差值小于规定值时，忽略所述光刻胶尺寸差值产生的影响。
27.进一步的改进是，所述软件模拟通过s-litho软件实现。
28.进一步的改进是，当前层为离子注入层，所述当前层图形为离子注入层图形，离子注入区位于所述离子注入图形的间隔区中。
29.进一步的改进是，步骤四中，所述边缘分割为将所述离子注入层图形和所述辅助图形的相交区域的边缘分割下来；所述局部反向尺寸补偿为所述离子注入层图形的分割下来的边缘向所述离子注入层图形的内部移动补偿尺寸。
30.进一步的改进是，步骤二中，所述辅助图形的形成方法包括：
31.以选择的所述栅极作为标记层图形，将所述标记层图形沿所述栅极的宽度方向延伸扩展形成所述辅助图形。
32.进一步的改进是，所述辅助图形在各所述栅极的长度边外侧延伸的尺寸为0nm～
20nm。
33.进一步的改进是，所述补偿尺寸根据所述栅极的宽度和所述底部抗反射层的工艺参数进行调节。
34.进一步的改进是，所述底部抗反射层的工艺参数包括光学参数、厚度和曝光能量等。
35.进一步的改进是，所述底部抗反射层的光学参数包括消光系数(k)和折射系数(n)。
36.进一步的改进是，步骤五中的opc修正包括依次进行基于规则的opc修正和基于模型的opc修正。
37.本发明在对当前层原始版图进行opc修正之前，根据前层图形对当前层原始版图中的当前层图形进行的预处理，这种预处理是根据前层图形中具有衬底高度差的第一衬底图形和第二衬底图形的尺寸，选择最后会使光刻胶尺寸差值大于等于规定值的第一衬底图形或第二衬底图形，这主要是利用了，在已知衬底高度差确定了底部抗反射层厚度差的条件下，相邻的第一衬底图形和第二衬底图形之间的衬底剩余反射的反射差值则由第一衬底图形和第二衬底图形的尺寸确定，而反射差值又会确定相邻的第一衬底图形和第二衬底图形上的当前层图形对应的光刻胶图形的关键尺寸或间距的差值即光刻胶尺寸差值，故通过第一衬底图形和第二衬底图形的尺寸的选择能选出反射光刻胶尺寸差值大于等于规定值的第一衬底图形或第二衬底图形；之后对选出的第一衬底图形或第二衬底图形做辅助图形，而根据辅助图形则能选择和选出的第一衬底图形或第二衬底图形相交的当前层图形，之后对选择的当前层图形进行边缘分割和局部反向尺寸补偿，从而能改善跨越不同高度衬底的当前层图形的光刻胶图形的形貌，改善当前层图形的线宽或间距的均匀性，能提高当前层图形的线宽或间距的工艺窗口。
38.本发明特别适用于改善鳍式晶体管中跨越具有高度差的栅极和浅沟槽隔离的离子注入层图形的光刻胶图形的形貌并提高线宽均匀性和工艺窗口。
39.和现有技术中改善光刻胶局部线宽均匀性较多是通过改进光刻设备的控制、改善前层衬底平整度以及增加光刻工艺对焦深度来实现相比，本发明通过opc补偿即可改善离子注入层局部线宽均匀性，降低前层衬底高度差对光刻胶波纹现象的负面影响，降低了对设备或工艺要求。
40.针对这一问题，为改善离子注入层局部线宽均匀性，降低前层衬底高度差对光刻胶波纹现象的负面影响，提出一种提高离子注入层局部线宽均匀性的opc补偿方法。
附图说明
41.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
42.图1是现有光刻工艺中引入底部抗反射层后使衬底反射光形成相消干涉的示意图；
43.图2是现有光刻工艺中衬底表面不平整时形成底部抗反射层和光刻胶后的结构示意图；
44.图3是采用现有opc修正方法对版图修正后形成的掩膜版对表面不平整的衬底进行曝后的光刻胶图形；
45.图4是本发明实施例opc修正方法的流程图；
46.图5是本发明实施例opc修正方法对应的光刻工艺中衬底表面不平整时形成底部抗反射层和光刻胶后的结构示意图；
47.图6是本发明实施例opc修正方法的步骤二中采用s-litho软件模拟得到的图5对应的光刻胶形貌；
48.图7是本发明实施例opc修正方法的步骤二至步骤四中对应的版图图形；
49.图8是采用本发明实施例opc修正方法对版图修正后形成的掩膜版对表面不平整的衬底进行曝后的光刻胶图形。
具体实施方式
50.如图4所示，是本发明实施例opc修正方法的流程图；本发明实施例opc修正方法包括如下步骤：
51.步骤一、提供前层图形，所述前层图形包括第一衬底图形和第二衬底图形，所述第一衬底图形的顶部表面和所述第二衬底图形的顶部表面之间具有衬底高度差。步骤一对应于图4中的步骤s101，即光刻版图图形，前层图形为光刻版版图中的一层图形。
52.所述衬底高度差使形成于所述前层图形表面的底部抗反射层303在所述第一衬底图形和在所述第二衬底图形表面具有厚度差。
53.所述底部抗反射层303的厚度差别会使相邻的所述第一衬底图形和所述第二衬底图形之间的衬底剩余反射具有反射差值，所述反射差值使得相邻的所述第一衬底图形和所述第二衬底图形上的当前层图形403对应的光刻胶304图形的关键尺寸或间距具有光刻胶尺寸差值。
54.所述反射差值由所述第一衬底图形和所述第二衬底图形的尺寸确定。
55.本发明实施例中，如图5所示，所述第一衬底图形包括栅极302。
56.所述栅极302覆盖在鳍体的顶部表面和侧面。
57.所述第二衬底图形包括浅沟槽隔离303；所述浅沟槽隔离303位于所述鳍体之间；所述浅沟槽隔离303的顶部表面低于所述栅极302的顶部表面。
58.所述前层图形中，各所述栅极302平行排列，各所述栅极302的长度方向和所述鳍体的长度方向垂直；所述栅极302的宽度为栅极通道长度lc。所述栅极302也会延伸到所述浅沟槽隔离303的表面，图5为沿所述浅沟槽隔离303的剖面结构图。
59.可以看出，所述栅极302和所述浅沟槽隔离303的顶部表面不相平，形成底部抗反射层303后，底部抗反射层30的顶部表面平坦但是厚度不均匀，这种厚度差会使顶部的光刻胶304在曝光后产生光刻胶尺寸差值。
60.在其他实施例中，所述第一衬底图形也能为不同于所述栅极302的结构以及所述第二衬底图形也能为不同于所述浅沟槽隔离303的结构，仅需要保证所述第一衬底图形和所述第二衬底图形具有高低不平表面并会影响光刻胶304曝光即可。
61.步骤二、通过尺寸选择方式在所述前层图形中选择所述第一衬底图形和所述第二衬底图形，所选择的所述第一衬底图形和所述第二衬底图形对应的所述反射差值会使所述光刻胶尺寸差值大于等于规定值。
62.在选择的所述第一衬底图形或所述第二衬底图形上设置辅助图形402。
63.步骤二对应于图4中的步骤s102，即：筛选符合尺寸要求的栅极形成辅助图形。
64.本发明实施例中，选择所述第一衬底图形或所述第二衬底图形的实现方式为：
65.选择宽度大于所述临界栅极通道长度的所有所述栅极302。
66.所述临界栅极通道长度通过软件模拟得到，包括：
67.模拟不同宽度的所述栅极302所产生的所述光刻胶尺寸差值；
68.将所述光刻胶尺寸差值的规定值对应的所述栅极302的宽度作为所述临界栅极通道长度。
69.当所述光刻胶尺寸差值小于规定值时，忽略所述光刻胶尺寸差值产生的影响。
70.较佳为，所述软件模拟通过s-litho软件实现。如图6所示，是本发明实施例opc修正方法的步骤二中采用s-litho软件模拟得到的图5对应的光刻胶形貌；图6中，所述浅沟槽隔离单独用标记301a标出，所述栅极单独用标记302a标出，所述底部抗反射层单独用标记303a标出，所述光刻胶单独用标记304a标出。可以看出，所述栅极302a顶部的所述底部抗反射层303a的厚度较薄，这样所述栅极302a顶部的所述底部抗反射层303a对所述栅极302a表面形成的衬底反射光的消除能力变弱，而且所述栅极302a的宽度越大，则会衬底反射光的消除能力的影响会越大；当所述栅极302a的宽度小于所述临界栅极通道长度时，则会所述光刻胶304a的图形尺寸影响可以忽略；而当所述栅极302a的宽度大于等于所述临界栅极通道长度时，会使所述光刻胶304a的线条图形尺寸产生收缩效应，图6中，显示了所述栅极302a区域的所述光刻胶304a的线条都产生收缩，光刻胶304a的线条之间的间隔区则会扩大。所以，从图6对应的模拟仿真图中能得到所述临界栅极通道长度。
71.如图7所示，所述辅助图形402设置在所选择的所述栅极302上。
72.本发明实施例中，所述辅助图形402的形成方法包括：
73.以选择的所述栅极302作为标记层图形401，将所述标记层图形401沿所述栅极302的宽度方向延伸扩展形成所述辅助图形402。图7中，所选择的所述栅极302的宽度lc1大于等于所述临界栅极通道长度。在一些实施例中，所述辅助图形402在各所述栅极302的长度边外侧延伸的尺寸为0nm～20nm。
74.步骤三、提供当前层原始版图，在所述当前层原始版图中选择会和所述辅助图形402对应的所述第一衬底图形或所述第二衬底图形相交的当前层图形403。
75.图7中显示了会和所述辅助图形402对应的所述第一衬底图形或所述第二衬底图形相交的当前层图形403。
76.本发明实施例中，当前层为离子注入层，所述当前层图形403为离子注入层图形，离子注入区位于所述离子注入图形的间隔区中，也即所述当前层图形403为间隔区。
77.步骤四、对选择的所述当前层图形403进行边缘分割并进行局部反向尺寸补偿，所述局部反向尺寸补偿用于抵消所述反射差值产生的所述光刻胶尺寸差值。
78.本发明实施例中，如图7所示，所述边缘分割为将所述离子注入层图形和所述辅助图形402的相交区域的边缘404分割下来；所述局部反向尺寸补偿为所述离子注入层图形的分割下来的边缘404向所述离子注入层图形的内部移动补偿尺寸d1，移动后的边缘为如标记405对应的虚线所示。
79.在一些实施例中，所述补偿尺寸d1根据所述栅极302的宽度和所述底部抗反射层303的工艺参数进行调节。
80.所述底部抗反射层303的工艺参数包括光学参数、厚度和曝光能量等。
81.所述底部抗反射层303的光学参数包括消光系数和折射系数。
82.步骤三和步骤四对应于图4中的步骤s103，即：借助辅助图形分段修正得到初始目标图形。其中，经过所述局部反向尺寸补偿的所述当前层原始版图的所述当前层图形403为初始目标图形。
83.步骤五、对经过所述局部反向尺寸补偿的所述当前层原始版图进行opc修正。
84.本发明实施例中，步骤五中的opc修正包括：
85.进行基于规则的opc修正，即进行图4中的步骤s104，基于规则的opc得到最终目标图形。
86.和基于模型的opc修正。即进行图4中的步骤s105，基于模型的opc得到光罩图形
87.最后还需要出版形成光罩即光刻版，利用光刻版进行曝光并分析结果，即进行图4中的步骤s106，曝光分析结果。
88.本发明实施例在对当前层原始版图进行opc修正之前，根据前层图形对当前层原始版图中的当前层图形403进行的预处理，这种预处理是根据前层图形中具有衬底高度差的第一衬底图形和第二衬底图形的尺寸选择最后会使光刻胶尺寸差值大于等于规定值的第一衬底图形或第二衬底图形，这主要是利用了，在已知衬底高度差确定了底部抗反射层厚度差的条件下，相邻的第一衬底图形和第二衬底图形之间的衬底剩余反射的反射差值则由第一衬底图形和第二衬底图形的尺寸确定，而反射差值又会确定相邻的第一衬底图形和第二衬底图形上的当前层图形403对应的光刻胶304图形的关键尺寸或间距的差值即光刻胶尺寸差值，故通过第一衬底图形和第二衬底图形的尺寸的选择能选出反射光刻胶尺寸差值大于等于规定值的第一衬底图形或第二衬底图形；之后对选出的第一衬底图形或第二衬底图形做辅助图形402，而根据辅助图形402则能选择和选出的第一衬底图形或第二衬底图形相交的当前层图形403，之后对选择的当前层图形403进行边缘分割和局部反向尺寸补偿，从而能改善跨越不同高度衬底的当前层图形403的光刻胶304图形的形貌，改善当前层图形403的线宽或间距的均匀性，能提高当前层图形403的线宽或间距的工艺窗口。
89.本发明实施例特别适用于改善鳍式晶体管中跨越具有高度差的栅极302和浅沟槽隔离303的离子注入层图形的光刻胶304图形的形貌并提高线宽均匀性和工艺窗口。
90.和现有技术中改善光刻胶304局部线宽均匀性较多是通过改进光刻设备的控制、改善前层衬底平整度以及增加光刻工艺对焦深度来实现相比，本发明实施例通过opc补偿即可改善离子注入层局部线宽均匀性，降低前层衬底高度差对光刻胶304波纹现象的负面影响，降低了对设备或工艺要求。
91.针对这一问题，为改善离子注入层局部线宽均匀性，降低前层衬底高度差对光刻胶304波纹现象的负面影响，提出一种提高离子注入层局部线宽均匀性的opc补偿方法。
92.以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。