光学邻近效应修正技术发展综述及思考

1、光学邻近效应修正技术发展综述及思考随着晶圆制造工艺技术的不断发展，逻辑器件节点上的特征 尺寸接近甚至小于光刻工艺中所使用的光波波长。根据光波衍射 和干涉原理：光波通过掩模版时将发生衍射，掩模版不同位置的 地方还会发生干涉。因此，实际投射到硅片上的光强分布是这些 衍射干涉光波叠加的结果，它与掩模图形并不完全相同。OPC 一 直是纳米级晶圆制造过程中的核心技术，随着逻辑器件节点的不 断缩小，OPC的发展也经历了越来越困难的过程，需要更多的循 环迭代运算和多次修正，且需要不断地检查和校对。本文对近年 来晶圆制造的光学邻近效应技术的发展进行综述。1 OPC技术发展综述1.1基于规则的光学邻近修正当技术

2、节点发展到250nm时，OPC技术正式应用于晶圆制 造工艺，最初开始应用的是基于规则的OPC方法，该方法具体 是根据曝光系统的参数，利用大量的光刻实验数据来建立一套修 正规则，根据此规则来对掩模图形进行优化校正。这种方法仅适 用于180nm以上技术节点。基于规则的OPC方法，其实现修正的关键是制定规则库。 规则库设计的要求是要能够包含原始版图上所要求的所有图形 的修正方案，随着技术节点的进一步缩小，基于规则的OPC方 法就显得适用性较差。1.2基于模型的光学邻近修正当特征尺寸进一步减小时，只适用于基于模型的光学邻近方 法进行修正。基于模型的光学邻近修正方法通过收取modeling patter

3、n数据建立模型，根据模型仿真掩模图形的光强分布和光 刻胶中轮廓，进行采样和迭代修正以补偿光学临近效应造成的偏 差。基于模型的光学邻近修正的关键是建立精确的光学模型和 光刻胶模型，因为每一层掩模版都有上千万个图形，因此不仅要 求模型精度高，而且要求计算速度快。1.3曝光辅助图形因原始版图中包含密集分布图形和稀疏图形，密集分布图形 的光刻工艺窗口和稀疏图形的光刻工艺窗口是不一样的，这就会 导致共同工艺窗口的变小。适用于密集图形的光照条件并不适合 稀疏图形的曝光，因此当技术节点发展到90nm时引入曝光辅助 图形(sub-resolution assistant feature, SRAF)来解决这一

4、难题， 在实际光刻中，所加入的曝光辅助图形对光线只起到散射作用， 不影响实际的晶圆表面光刻成像，因此，光学邻近修正发展成为 SRAF+OPC修正的模式。在SRAF放置的过程中，一般也遵循一定的规则，即通过规 则确定辅助图形中的线条宽度以及所插入的第1根和第2根的 线条间距大小等。这些规则都是通过模型计算得到的，通过相关 实验验证，证明他们与实际的光刻条件密不可分。1.4光源优化与掩模版优化在技术节点发展为20nm以前的OPC修正都是通过在假设 光刻条件已经确立，通过对掩模版进行修正使得曝光后的图形与 原始版图要求相近。而光照条件的模拟一般是通过工程师的人工 经验确定，而光照条件也具有局限于常规

5、照明、角度照明和四极 照明等方式。而近年来，光刻机的光照条件实现了自由形式的照 明，这种自由形式的光照是由很多光照像素组成的。光刻机的自 由形式光照条件这一变化也就使得OPC修正可在优化的光照条 件下进行，这一特征也称作光源优化(Source-mask optimization， SMO)。1.5反演光刻技术虽然反演光刻技术与前面所说的OPC技术的目的一样，但 其实现方法完全不同。它主要是以晶圆曝光后得到的图形为目标， 反演计算出修正掩模版上所需要的图形。由于反演推算技术的复 杂性，目前业界采用的方法是先采用通常的SRAF+OPC的修正 技术对原始掩模版进行处理，而后找到其中不符合要求的地方，

6、 对这些局部不符合要求的地方做局部反演计算，得到最佳的修正， 而后将计算得到的部分替换到掩模版图中去，这种局部的反演技 术发展，可以节省大量的时间，并提高了光学修正的精度。2 OPC在先进光刻工艺中的应用思考因OPC修正之前，需要确定的光学模型和光刻胶模型参数。 因此，如需应用OPC修正，那么确定下来的光学模型和光刻胶 模型便不能修改，只有这样，建立出来的OPC模型的精确度才 可以得到保证。然而，在新技术节点的光刻工艺研发过程中，不 断会有更好的光刻胶出现，且光刻胶的厚度和硬掩模厚度也会随 着工艺的改进而改进，而且线宽的目标值也有可能会进行改动， 这些改动都会导致原有的OPC模型和OPC修正结果失效，需要 重新做修正，因此OPC在先进光刻工艺中的地位及其重要。3结束语本文以晶圆制造逻辑节点开发的历程为出发点，对OPC发 展各过程：基于规则的OPC，基于模型的OPC，曝光辅助图形、 光源优化与掩模版优化、反演光刻技术进行了综述，并