[发明专利]一种分离式严格的掩模模型与光刻胶模型建模与标定方法

说明书

本发明属于半导体行业中计算光刻相关技术领域，并具体公开了一种分离式严格的掩模模型与光刻胶模型建模与标定方法。所述方法采用分步式掩模模型与光刻胶模型参数解耦标定的新思路，强调并利用光学成像模型与掩模模型的严格性，避免了复杂费时的复杂二维结构厚掩模近场的严格求解，实现了仅从一维或简单二维结构的掩模近场严格求解出发，即可完成适用于复杂二维结构的光刻胶模型与掩模模型的分离式严格校准与标定。此外，在上述分离式掩模模型与光刻胶模型校准结果的基础上，提供了光刻胶模型与掩模模型联合迭代校准的方法，所得校准结果可使模型更加符合实际的物理情况。

技术领域

本发明属于半导体光刻领域，更具体地，涉及一种分离式严格的掩模模型与光刻胶模型建模与标定方法。

背景技术

当今时代，信息技术快速发展，对芯片提出了更小、更快、处理能力更加强大的要求，集成电路小型化的需求越来越强烈。光刻技术是集成电路制造中最关键的一环，实现了芯片电路从掩模到光刻胶上的转移，占芯片制造成本的35％以上。光刻系统主要包含光源，掩模版，物镜系统和涂有光刻胶的晶圆四部分组成，光源发出的光穿过掩模版上的透明区域后被物镜系统汇聚到光刻胶上，进行曝光成像，经过烘烤，显影，刻蚀等一系列后续工艺后，掩模图形就转移到了硅片上。目前常见的光源为193nm的深紫外光或13.5nm的极紫外光源，而集成电路的关键尺寸已经进入到5nm技术节点，并不断向前发展，掩模版上的图形尺寸已经接近或远小于光源波长了。在这种情况下，光源光波在通过掩模版时会发生严重的衍射现象，从而使投影到光刻胶上的物象发生巨大的畸变，影响电路功能的实现。因此，在实际设计掩模时，需要通过光学临近校正(OPC)的方法对掩模图形进行优化，来获得符合期望的曝光图形。

光学临近校正包括正向求解和逆向迭代两个过程，其中正向求解是OPC的基础，要求快速准确。能准确获得光刻正向模型的方法是基于严格求解麦克斯韦方程来获得描述光在光刻系统中如何传播的光学模型，主要包括严格耦合波法(RCWA)和时域有限差分法(FDTD)等，结合光学模型和光刻胶模型获得准确的光刻正向模型，但这建模求解的过程十分复杂，所需时间十分漫长，并不适合实际的生产需要。目前常见的OPC正向模型一般都采用了一定程度的简化模型或经验模型，利用可调参数的快速数值程序对光刻过程进行拟合，通过调整参数获得理想的结果。在正向模型中，笼统的概述了光刻中的光线传播和光刻胶成像的过程，通过调整包含光学传播和光刻胶的多个参数对模型进行拟合，使其符合实际条件。但是由于所有参数都混杂在一起，使得在拟合过程中一些参数的变化不一定严格符合物理条件，甚至经常会出现过拟合现象。

因此，亟需一种更加符合实际物理情况的掩膜模型与光刻胶模型的建模与标定方法。

发明内容

针对现有技术缺陷，本发明提出了一种分离式严格的掩模模型与光刻胶模型建模与标定方法，其目的在于，采用分步式结合联合迭代方式的掩模模型与光刻胶模型参数解耦标定的新思路，强调并利用光学成像模型与掩模模型的严格性，避免了复杂费时的复杂二维结构厚掩模近场的严格求解，实现了仅从一维或简单二维结构的掩模近场严格求解出发，即可完成适用于复杂二维结构的光刻胶模型与掩模模型的严格解耦地校准与标定，所得的模型校准标定参数更加符合实际物理情况。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种分离式严格的掩模模型与光刻胶模型建模与标定方法，首先，通过对一维或简单二维结构的掩模模型的严格求解，单独对光刻胶模型参数进行首次拟合标定；接着，通过建立适用于复杂二维结构的掩模模型，在首次拟合标定的光刻胶模型基础上，完成掩模模型的首次校正；最后，通过所得的光刻胶模型以及掩模模型的联合迭代，完成最终的模型参数校正与标定。

进一步地，上述方法包括如下步骤：

步骤1、利用严格求解方法，计算适用于一维结构或简单二维结构的严格掩模模型，建立严格的光学成像模型；

步骤2、通过严格建立的光学成像模型以及严格求解的适用于一维结构或简单二维结构的一维掩模模型，结合参数化光刻胶模型，计算得到所述一维结构或简单二维结构正向光刻仿真的光刻胶轮廓；