CN100590523C - 光掩模和其制造方法及图形形成方法 - Google Patents

光掩模和其制造方法及图形形成方法 Download PDF

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Abstract

将在掩模数据(2)中用于形成掩模图形的数据(图形数据)(21)作成八边形。在电子束式掩模描绘装置的场合，由于分辨力高，需要具有比例如八边形等更多的顶点的多边形的图形数据。通过使用这样的图形数据，可以得到具有接近于圆形的(近似圆形的)开口部的掩模图形(22)的光掩模(3)。因此，即使是小间距也能形成不发生保护膜的膜损耗或接触孔等的实际图形间的断线等的设备制造上的故障那样的保护膜图形，另外，通过从邻近效应修正排除掩模制造过程的成分，使邻近效应修正简单化，可以容易且正确地形成所期望的极微细的实际图形。

Description

光掩模和其制造方法及图形形成方法
技术领域
本发明涉及在半导体装置和液晶制造等中使用的光掩模和其制造方法及图形形成方法。
背景技术
随着半导体元件的高集成化，用光刻法形成的图形的细微化正在发展。其中形成更小间距的接触孔成为困难。使用现有技术，为了形成小间距的接触孔，使用如下方法，即在掩模数据或设计数据上加上偏移，形成四边形的掩模图，将其掩模转印到晶片上。例如，为了用照明条件为开口率(NA)＝0.7、σ＝0.7的ArF曝光装置形成间距为240nm、径为120nm的接触孔，在掩模上形成160nm左右的四边形图形，如果不加上大约40nm左右的偏移就不能稳定形成图形。
若用该方法，可形成接触孔图形，但有时会发生所谓遮光部的光强度提高，保护膜的膜损耗和断线等故障。
此外通常，在制作掩模时，考虑光邻近效应的影响，在掩模上加上偏移(光邻近效应修正：OPC(Optical Proximity Correction))。该修正值考虑光邻近效应的影响、腐蚀邻近效应的影响、掩模制造工序中的图形形状的影响等，必须加上偏移。此时，若掩模制造工序上发生错误，邻近效应修正的值也发生变化。即只要掩模制造工序变化，必须随其再次算出最适合的邻近效应的修正值，邻近效应的修正复杂化，进而需要非常多的工数。
因此，本发明的目的在于提供一种光掩模和其制造方法及图形形成方法，其能形成保护膜图形，使得即使是小间距也不发生保护膜的膜损耗或在接触孔等的实际图形间的断线等设备制造上的故障，另外，通过用邻近效应修正排除掩模制造工序的成分，使邻近效应修正单纯化，能够容易且正确地形成所期望的极微细的实际图形。
发明内容
本发明的掩模制作方法，是具有掩模图形的光掩模的制造方法，其中，所述掩模图形用于形成外形的至少一部分作成曲线形状的实际图形，利用多边线段对所述外形部分进行曲线近似，来形成所述掩模图形，该多边线段对与所述实际图形的所述曲线对应的所述掩模图形的外形部分可进行曲线近似。
本发明的光掩模，是具有掩模图形的光掩模，其中，所述掩模图形用于形成外形的至少一部分作成曲线形状而成的实际图形，所述实际图形的与所述曲线对应的外形部分作成近似曲线。
本发明的图形形成方法，是形成外形的至少一部分作成曲线形状的实际图形的方法，其中，使用具有所述实际图形的与所述曲线对应的外形部分作成近似曲线的掩模图形的光掩模，曝光转印所述掩模图形，并形成所述实际图形。
在此，将所述实际图形作成圆形或椭圆形时，与此相对应地，所述掩模图形作成近似圆形或近似椭圆形。
另外，所述实际图形是其角部分作成曲线形状而成的外形时，与此相对应地，所述掩模图形的角部近似成曲线。
本发明的是一种光掩模的制作方法，该光掩模具有掩模图形，其特征在于，所述掩模图形用于形成外形的至少一部分为曲线的形状的实际图形，对与所述实际图形的所述曲线对应的所述掩模图形的外形部分采用多边线段进行曲线近似，作成所述掩模图形的设计数据，基于所述设计数据，形成所述外形部分为近似曲线的所述掩模图形。
本发明的是一种光掩模，具有掩模图形，其特征在于，所述掩模图形用于形成外形的至少一部分为曲线的形状的实际图形，基于采用多边线段所得到的所述掩模图形的设计数据，将与所述实际图形的所述曲线对应的外形部分作成近似曲线。
本发明的是一种图形形成方法，用于形成外形的至少一部分为曲线形状的实际图形，其特征在于，使用具有掩模图形的光掩模，曝光转印所述掩模图形，以此形成所述实际图形，其中，所述掩模图形是指，基于采用多边线段所得到的所述掩模图形的设计数据，将与所述实际图形的所述曲线对应的外形部分作成近似曲线的掩模图形。
附图说明
图1A是表示现有的形成接触孔时的掩模图象的简要平面图；
图1B是根据图1A的掩模图象的模拟导出的光强度的等高线图；
图2A是表示根据本发明将掩模图形进一步作成多边形时的掩模图象的简要平面图；
图2B是根据图1A的掩模图象的模拟导出的光强度的等高线图；
图3是表示将用于形成接触孔的掩模图象用四边形和八边形近似时的、光强度的对比度和孔径的关系的特性图；
图4A是表示使用用电子束的掩模描绘装置来制造光掩模时的数据图象的简要平面图；
图4B是表示用图4A的掩模数据而制造的掩模图象的简要平面图；
图5A是表示使用用i线的激光式的掩模描绘装置来制造光掩模时的数据图象的简要平面图；
图5B是表示用图5A的掩模数据而制造的掩模图象的简要平面图；
图6A是表示光掩模的图象的简要平面图；
图6B是表示用图6A的光掩模形成时的、晶片上的保护膜图形的图象的简要平面图；
图7是表示光掩模上的掩模图形的孔径与晶片上的接触孔的孔径的关系的特性图；
图8是表示对应于光掩模上的部分而改变掩模图形的一例的简要平面图；
图9是表示对应于光掩模上的部分而改变掩模图形的另一例的简要平面图；
图10是表示例如形成与存储元件的电容器对应的实际图形时的光掩模的简要平面图；
图11A是表示制造光掩模时的数据图象的简要平面图；
图11B是表示使用图11A的掩模数据而制造的掩模图象的简要平面图；
图12A是表示用电子束式掩模描绘装置的有四边形的掩模图形的光掩模的图象的简要平面图；
图12B是表示用电子束式掩模描绘装置的有近似圆形的掩模图形的光掩模的图象的简要平面图；
图13A是表示用激光式掩模描绘装置的有四边形的掩模图形的光掩模的图象的简要平面图；
图13B是分别表示用激光式掩模描绘装置的有近似圆形的掩模图形的光掩模的图象的简要平面图。
具体实施方式
-本发明的基本脉络-
上述问题，即在形成实际图形时产生保护膜的膜损耗或断线、及依存于每一个掩模制造程序必须进行最适合的邻近效应修正，在接触孔那样的外形形成圆形或椭圆形的实际图形时显著化。若对其进行一般的考查，可以认为在形成外形的至少一部分作成曲线形状的极细微的实际图形时，是起因于必须使与掩模图形的该部分对应的位置用多根线段(多边线段)近似形成而产生的问题。
本发明人想到了原先在用于形成光掩模的掩模图形的掩模数据阶段中用上述的多边线段进行近似(多边近似)，将与掩模图形的该部分对应的部位作为近似曲线(根据场合的不同而不同，例如形成的实际图形若为圆形就用六边形、八边形或更多边形)，即若使用有与具有曲线形状的实际图形对应的近似曲线的掩模图形的光掩模，就可以解决上述的问题。然后，用于曲线近似掩模图形的外形的多边近似，换言之，是曲线近似得到与实际图形的曲线对应的掩模图形的外形部分的方法，其掩模图形的形状当然根据掩模图形描绘的方式和各种条件等而不同。因而，用对应于这些形状或诸条件等的个别具体的多边近似，可以形成所期望的掩模图形。
并且，作为使用电子束的圆形图形描绘的曝光装置，在日本专利特开昭60-136225号公报中公开了根据中心位置及半径的信息描绘圆形图形的技术。但是，在这样的单纯的方法中，实际形成最近那样的微细图形是极为困难的，现实中为相应于形成所希望的微细图形的要求，这是进行本发明的原因。即为了实际上形成微细的圆形的实际图形，必须如本发明那样，形成适合于应形成的形状或掩模图形描绘的方式、各种条件等的近似图形，该场合下为近似圆形的掩模图形。
下面，对上述的技术思想的具体根据进行详细叙述。
图1A、图1B、图2A、图2B、图3是用于说明本发明的原理的图。图1A是表示现有的形成接触孔时的掩模图象的简要平面图，图1B是根据其模拟导出的光强度的等高线图。
光掩模101的各掩模图形111是用于形成接触孔的开口部，作成间距为180nm、一边为130nm的四边形状。照明条件是NA＝0.7、σ＝2/3的环带。遮光部用112表示，与晶片上的保护膜残留的部分对应。
在图1B中，113是根据模拟求出的光强度中的强度最大处，114是强度最小处。从该结果可知，113的部分光强度变大，但114的部分光强度也变大，光强度的对比度相对降低。
图2A是表示根据本发明将掩模图形进一步作成多边形时的掩模图象的简要平面图，图2B是根据其模拟导出的光强度的等高线图。光掩模1的掩模图形11是用于形成接触孔的开口部，作成间距为180nm、径为140nm的八边形。照明条件是NA＝0.7、σ＝2/3的环带。遮光部用12表示，与晶片上的保护膜残留的部分对应。
在图2B中，13是根据模拟求出的光强度中强度最大处，14是强度最小处。对比该结果与图1B的结果可知，13部分光强度变得小一些，但14部分光强度也变得小一些，图2B一方光强度的对比度变大。
图3是表示将用于形成接触孔的掩模图形用四边形和八边形近似时的、光强度的对比度和孔径的关系的特性图。
掩模图形间距为180nm、照明条件是NA＝0.7、σ＝2/3的环带。从该结果可知，用八边形比用四边形近似圆形的一方对比度更大。即，能够使现有技术中不能开口的狭间距的接触孔被开口。该模拟结果，虽是用八边形近似，但用具有更多顶点的多边形近似、且尽可能地接近圆形(曲线的外形)是最好的。
进而，若将掩模图形作成大致圆形，看不到由掩模描绘装置或制造程序引起的图形弯成圆形的不同，能够除去由邻近效应修正中的掩模引起的参量。这样，即使掩膜制造工序改变也不必更改邻近效应修正值，能够使工数减少。
-具体实施方式-
(实施方式1)
本发明的实施方式1示于图4A、图4B。在实施方式1中，用电子束式掩模描绘装置形成掩模图形，制作光掩模。图4A是表示使用用电子束的掩模描绘装置制造光掩模时的数据图象的简要平面图，图4B是表示用其掩模数据制造的掩模图象的简要平面图。
在数据图象中，将掩模数据2中的用于形成掩模图形的数据(图形数据)21作成八边形。在电子束式掩模描绘装置的场合，由于分辨力高，需要这样的例如具有比八边形多的顶点的多边形的图形数据。通过使用这样的图形数据，可以得到具有接近圆形(近似圆形的)开口部的掩模图形22的光掩模。
(实施方式2)
本发明的实施方式2示于图5A、图5B。在实施方式2中，用激光式掩模描绘装置形成掩模图形，制作光掩模。图5A是表示使用用i线等的激光式的掩模描绘装置而制造光掩模时的数据图象的简要平面图，图5B是表示用该掩模数据制造的掩模图象的简要平面图。
在数据图象中，将掩模数据4中的用于形成掩模图形的数据(图形数据)23作成八边形。在激光式掩模描绘装置的场合，由于分辨力不太高，即使使用如六边形等具有较少顶点的多边形的图形数据，也可以得到具有接近圆形(近似圆形的)开口部的掩模图形24的光掩模5。
(实施方式3)
本发明的实施方式3示于图6A、图6B。在实施方式3中，用具有近似圆形的掩模图形的光掩模来形成接触孔的实际图形。图6A是表示光掩模的图象的简要平面图，图6B是表示用该光掩模形成时的、在晶片上的保护膜图形的图象的简要平面图。
在此，使用具有间距为180nm、孔径为100nm的掩模图形25的光掩模6，在NA＝0.7、σ＝2/3的环带照明条件下曝光。在通常的四边形的掩模图形中不开口的保护膜，也可以使用具有近似圆形的开口部的掩模图形25的光掩模6，在晶片7上的保护膜15上形成所期望的圆形的保护膜图形26。
(实施方式4)
本发明的实施方式4示于图7。图7是表示光掩模上的掩模图形的孔径与晶片上的接触孔的孔径的关系的特性图。横轴表示掩模图形的孔径，纵轴表示接触孔的孔径。
在此，将间距为220nm、孔径为120nm掩模图形在NA＝0.7、σ＝2/3的环带照明条件下，在晶片上曝光转印。在具有四边形的掩模图形的光掩模和具有近似圆形的掩模图形的光掩模中，可以看出表示掩模图形的孔径与接触孔的孔径的关系的直线的倾斜明显不同。这表示近似圆形的掩模图形一方处理余量大。
(实施方式5)
本发明的实施方式5示于图8。实施方式5中表示相应于光掩模上的部分而改变掩模图形的一例。
在此，只在光掩模8上的狭间距处用近似圆形形成掩模图形27，在比较稀疏处形成四边形的掩模图形28。即只在特别难形成掩模图形处，使用这样的近似圆形的掩模图形27。若使用这样的方法，可以防止徒劳地加大掩模数据。
(实施方式6)
本发明的实施方式6示于图9。实施方式6中表示相应于光掩模上的部分而改变掩模图形的另一例。
在此，只在光掩模9上的比较稀疏处用近似圆形形成掩模图形29，在狭间距处形成四边形的掩模图形30。特别是用于需要稀疏的掩模图形的尺寸稳定性时，是很有效的例子。由于只在稀疏的掩模图形中使用近似圆形，其数据量与通常的数据量相比也不会有大变化。
(实施方式7)
本发明的实施方式7示于图10。实施方式7中，表示例如形成与存储元件的电容器对应的实际图形时的光掩模。
在此，使用将掩模图形31作成椭圆近似的光掩模10。在制作该光掩模10时，通过加上偏移，可以得到更狭间距的掩模图形。
(实施方式8)
本发明的实施方式8示于图11A、图11B。在实施方式8中，制作用于形成如逻辑设备的整体配线那样的实际图形的光掩模。图11A是表示制造光掩模时的数据图象的简要平面图，图11B是表示使用该掩模数据制造的掩模图象的简要平面图。
在此，在掩模数据41上，通过将各图形数据32的角部位用多边形近似，可以形成在光掩模42上具有近似于圆形的端部的掩模图形33。若使用这样的掩模图形，可以得到处理余量大的稳定的保护膜图形。
(实施方式9)
本发明的实施方式9示于图12A、图12B、图13A、图13B。在实施方式9中，比较用电子束式掩模描绘装置和激光式掩模描绘装置形成的掩模图形的形状。图12A是表示用电子束式掩模描绘装置的有四边形的掩模图形的光掩模的图象的简要平面图，图12B是表示用电子束式掩模描绘装置的有近似圆形的掩模图形的光掩模的图象的简要平面图，图13A是表示用激光式掩模描绘装置的有四边形的掩模图形的光掩模的图象的简要平面图，图13B是表示用激光式掩模描绘装置的有近似圆形的掩模图形的光掩模的图象的简要平面图。
在四边形的掩模图形中，出现由于描绘装置产生的形状的不同。在此，与图12A的光掩模43的掩模图形34相比，图13A的光掩模44的掩模图形35一方角部位形成为圆形。该形状的不同反映到邻近效应修正值的不同。另一方面，在圆形的掩模图形中，两描绘装置全都是近似圆形且在图形形状上没有差异。即图12B的光掩模45的掩模图形36和图13B的光掩模46的掩模图形37几乎近似于同一圆形。这样，通过将用于形成接触孔的掩模图形不是四边形而用近似圆形，在邻近效应修正值上不产生差异，即使掩模制造程序变化，也不必变更邻近效应修正值。
如上所说明的那样，可知若用近似圆形或近似椭圆形的掩模图形形成接触孔，就可以稳定地形成狭间距的保护膜图形。另外，若是圆形近似掩模图形，就可以省略邻近效应的掩模程序引起的要素。
并且，以上说明的诸实施方式中，也可以并用通常的邻近效应修正。
根据本发明，可以形成即使是小间距也不发生保护膜的膜损耗或在接触孔等的实际图形间的断线等设备制造上的故障的保护膜图形，另外，通过从邻近效应修正排除掩模制造过程的成分且使邻近效应修正单纯化，可以容易且正确地形成所期望的极微细的实际图形。

Claims (9)

1.一种光掩模的制作方法，该光掩模具有掩模图形，其特征在于，
所述掩模图形用于形成外形的至少一部分为曲线的形状的实际图形，
对与所述实际图形的所述曲线对应的所述掩模图形的外形部分采用多边线段进行曲线近似，作成所述掩模图形的设计数据，
基于所述设计数据，形成所述外形部分为近似曲线的所述掩模图形。
2.如权利要求1所述的光掩模的制作方法，其特征在于，所述实际图形是圆形或椭圆形，与此相对应地，将所述掩模图形形成为近似圆形或近似椭圆形。
3.如权利要求1所述的光掩模的制作方法，其特征在于，所述实际图形具有其角部分为曲线形的外形，与此相对应地，将所述掩模图形形成为其角部分为近似曲线的外形。
4.一种光掩模，具有掩模图形，其特征在于，
所述掩模图形用于形成外形的至少一部分为曲线的形状的实际图形，
基于采用多边线段所得到的所述掩模图形的设计数据，将与所述实际图形的所述曲线对应的外形部分作成近似曲线。
5.如权利要求4所述的光掩模，其特征在于，所述实际图形是圆形或椭圆形，与此相对应地，所述掩模图形为近似圆形或近似椭圆形。
6.如权利要求4所述的光掩模，其特征在于，所述实际图形具有其角部分为曲线形的外形，与此相对应地，所述掩模图形具有其角部分为近似曲线的外形。
7.一种图形形成方法，用于形成外形的至少一部分为曲线形状的实际图形，其特征在于，
使用具有掩模图形的光掩模，曝光转印所述掩模图形，以此形成所述实际图形，其中，所述掩模图形是指，基于采用多边线段所得到的所述掩模图形的设计数据，将与所述实际图形的所述曲线对应的外形部分作成近似曲线的掩模图形。
8.如权利要求7所述的图形形成方法，其特征在于，所述实际图形是圆形或椭圆形，与此相对应地，将所述掩模图形作成近似圆形或近似椭圆形。
9.如权利要求7所述的图形形成方法，其特征在于，所述实际图形具有其角部分为曲线形的外形，与此相对应地，所述掩模图形具有其角部分为近似曲线的外形。
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