CN101329506B - 光学近距修正方法、光掩模版制作方法及图形化方法 - Google Patents

Abstract

一种光学近距修正方法，包括：确定横向最大尺寸和纵向最大尺寸均未达到目标尺寸的晶圆图形；对上述晶圆图形的目标布局图形进行模拟，得到目标布局图形的模拟图形，所述目标布局图形的模拟图形横向最大尺寸和纵向最大尺寸中的一个尺寸与晶圆图形相同；将目标布局图形的模拟图形横向最大尺寸和纵向最大尺寸中与晶圆图形不相同的另一个尺寸进行相减，得到模拟偏差值；对修正布局图形进行模拟，直至与模拟偏差值方向对应的修正布局图形的模拟图形减去目标布局图形尺寸等于模拟偏差值。本发明还提供光掩模版制作方法及图形化方法。最终形成的晶圆图形尺寸与目标尺寸的差值在±5nm以内。

Description

光学近距修正方法、光掩模版制作方法及图形化方法 

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及光学近距修正(OPC，Optical Proximity Correction)方法、光掩模版制作方法及图形化方法。 

背景技术

随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件为了达到更快的运算速度、更大的资料存储量以及更多的功能，半导体芯片向更高集成度方向发展；而半导体芯片的集成度越高，则半导体器件的临界尺寸(CD，Critical Dimension)越小。 

为了实现微小的CD，必须使光掩模版上更加精细的图像聚焦在半导体衬底的光刻胶上，并且必须增强光学分辨率，以制造接近光掩模版工艺中光学分辨率极限的半导体器件。分辨率增强技术包括利用短波长光源、相移掩模方法和利用轴外照射(OAI，Off-Axis Illumination)的方法。理论上讲，在利用OAI的情况下，分辨率大约比利用传统照射时的分辨率高约1.5倍，并且能够增强聚焦深度(DOF，depth of focus)，具体可参照申请号为02131645.7的中国专利申请。通过OAI技术，由光学系统印制在半导体衬底上CD的最小空间周期可以被进一步缩短，但是会产生光学近距效应(OPE，Optical Proximity Effect)。光学近距效应源于当光掩模版上节距非常靠近的掩模版线路图形以微影方式转移到晶圆的光刻胶上时，由于相邻图形的光波互相作用，亦即衍射，而造成最后转移到光刻胶上的图形扭曲失真，产生依图形形状而定的变动。在深亚微米器件中，由于线路图形非常密集，光学近距效应会降低光学系统对于曝光图形的分辨率。 

在大规模集成电路制造过程中，有时候为了增加光刻聚焦深度采用降低数值孔径的方法。但是降低数值孔径同样也降低了图形解析度。现有如图1所示，由于低数值孔径使高阶光源无法透过镜头，导致部分光学信息流失，而使相邻的晶圆图形产生桥接(图中椭圆形内所示)。 

虽然可以通过增大曝光剂量使相邻的晶圆图形不产生桥接解决上述问题，如图2所示，但是增大曝光剂量的同时晶圆图形纵向最大尺寸和横向最大尺寸也会相应的减小，与目标尺寸差值大于+5nm或小于-5nm。 

现有技术由于增大曝光剂量会使晶圆图形的临界尺寸变小，与目标尺寸差值大于+5nm或小于-5nm，进而会导致半导体器件失效。 

发明内容

本发明解决的问题是提供一种光学近距修正的方法，防止晶圆图形的临界尺寸变小。 

为解决上述问题，本发明提供一种光学近距修正的方法，包括下列步骤： 

a.确定横向最大尺寸和纵向最大尺寸均未达到目标尺寸的晶圆图形； 

b.对上述晶圆图形的目标布局图形进行模拟，得到目标布局图形的模拟图形，所述目标布局图形的模拟图形横向最大尺寸和纵向最大尺寸中的一个尺寸与晶圆图形相同； 

c.将目标布局图形的模拟图形横向最大尺寸和纵向最大尺寸中与晶圆图形不相同的另一个尺寸进行相减，得到模拟偏差值； 

d.如果模拟偏差值为横向最大尺寸模拟偏差值，对目标布局图形进行横向修正，得到修正布局图形；如果模拟偏差值为纵向最大尺寸模拟偏差值，对目标布局图形进行纵向修正，得到修正布局图形； 

e.对修正布局图形进行模拟，直至与模拟偏差值方向对应的修正布局图形的模拟图形减去目标布局图形尺寸等于模拟偏差值。 

实施例中，对布局图形的模拟光学曝光条件与形成晶圆图形的光学曝光条件一致。所述目标尺寸为目标布局图形尺寸。 

本发明提供一种光掩模版的制作方法，包括下列步骤：a.确定横向最大尺寸和纵向最大尺寸均未达到目标尺寸的晶圆图形； 

b.对上述晶圆图形的目标布局图形进行模拟，得到目标布局图形的模拟图形，所述目标布局图形的模拟图形横向最大尺寸和纵向最大尺寸中的一个尺寸与晶圆图形相同； 

c.将目标布局图形的模拟图形横向最大尺寸和纵向最大尺寸中与晶圆图形不相同的另一个尺寸进行相减，得到模拟偏差值； 

d.如果模拟偏差值为横向最大尺寸模拟偏差值，对目标布局图形进行横向修正，得到修正布局图形；如果模拟偏差值为纵向最大尺寸模拟偏差值，对目标布局图形进行纵向修正，得到修正布局图形； 

e.对修正布局图形进行模拟，直至与模拟偏差值方向对应的修正布局图形的模拟图形减去目标布局图形尺寸等于模拟偏差值； 

f.将修正布局图形转移至光掩模版上，形成掩模图形。 

本发明提供一种图形化的方法，包括下列步骤：a.确定横向最大尺寸和纵向最大尺寸均未达到目标尺寸的晶圆图形； 

b.对上述晶圆图形的目标布局图形进行模拟，得到目标布局图形的模拟图形，所述目标布局图形的模拟图形横向最大尺寸和纵向最大尺寸中的一个尺寸与晶圆图形相同； 

c.将目标布局图形的模拟图形横向最大尺寸和纵向最大尺寸中与晶圆图形不相同的另一个尺寸进行相减，得到模拟偏差值； 

d.如果模拟偏差值为横向最大尺寸模拟偏差值，对目标布局图形进行横向修正，得到修正布局图形；如果模拟偏差值为纵向最大尺寸模拟偏差值，对目标布局图形进行纵向修正，得到修正布局图形； 

e.对修正布局图形进行模拟，直至与模拟偏差值方向对应的修正布局图形的模拟图形减去目标布局图形尺寸等于模拟偏差值； 

f.将修正布局图形转移至光掩模版上，形成掩模图形； 

g.将掩模图形转移至晶圆上，形成晶圆图形。 

与现有技术相比，以上方案具有以下优点：将目标布局图形的模拟图形的横向最大尺寸和纵向最大尺寸中与晶圆图形不相同的另一个尺寸进行相减，得到模拟偏差值；在与模拟偏差值对应方向上对目标布局图形进行修正；对修正布局图形进行模拟，直至与模拟偏差值方向对应的修正布局图形的模拟图形减去目标布局图形尺寸等于模拟偏差值，使最终形成的晶圆图形尺寸与目标尺寸的差值在±5nm以内，不会对后续的半导体器件产生影响。 

附图说明

图1是现有改善光学近距效应的电镜图； 

图2是现有改善线路图形桥接现象后的电镜图； 

图3是本发明光学近距修正的实施例流程图； 

图4是本发明制作光掩模版的实施例流程图； 

图5是本发明图形化的实施例流程图； 

图6至图11是本发明光学近距修正的实施例示意图。 

具体实施方式

本发明将目标布局图形的模拟图形的横向最大尺寸和纵向最大尺寸中与晶圆图形不相同的另一个尺寸进行相减，得到模拟偏差值；在与模拟偏差值对应方向上对目标布局图形进行修正；对修正布局图形进行模拟，直至与模拟偏差值方向对应的修正布局图形的模拟图形减去目标布局图形尺寸等于模拟偏差值，使最终形成的晶圆图形尺寸与目标尺寸的差值在±5nm以内，不会对后续的半导体器件产生影响。 

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。 

图3是本发明光学近距修正的实施例流程图。如图3所示，执行步骤S101，确定横向最大尺寸和纵向最大尺寸均未达到目标尺寸的晶圆图形；执行步骤S102，对上述晶圆图形的目标布局图形进行模拟，得到目标布局图形的模拟图形，所述目标布局图形的模拟图形横向最大尺寸和纵向最大尺寸中的一个尺寸与晶圆图形相同；执行步骤S103，将目标布局图形的模拟图形横向最大尺寸和纵向最大尺寸中与晶圆图形不相同的另一个尺寸进行相减，得到模拟偏差值；执行步骤S104，如果模拟偏差值为横向最大尺寸模拟偏差值，对目标布局图形进行横向修正，得到修正布局图形；如果模拟偏差值为纵向最大尺寸模拟偏差值，对目标布局图形进行纵向修正，得到修正布局图形；执行步骤S105，对修正布局图形进行模拟，直至与模拟偏差值方向对应的修正布局图形的模拟图形减去目标布局图形尺寸等于模拟偏差值。 

图4本发明制作光掩模版的实施例流程图。如图4所示，执行步骤S201，确定横向最大尺寸和纵向最大尺寸均未达到目标尺寸的晶圆图形；执行步骤S202，对上述晶圆图形的目标布局图形进行模拟，得到目标布局图形的模拟图形，所述目标布局图形的模拟图形横向最大尺寸和纵向最大尺寸中的一个 尺寸与晶圆图形相同；执行步骤S203，将目标布局图形的模拟图形横向最大尺寸和纵向最大尺寸中与晶圆图形不相同的另一个尺寸进行相减，得到模拟偏差值；执行步骤S204，如果模拟偏差值为横向最大尺寸模拟偏差值，对目标布局图形进行横向修正，得到修正布局图形；如果模拟偏差值为纵向最大尺寸模拟偏差值，对目标布局图形进行纵向修正，得到修正布局图形；执行步骤S205，对修正布局图形进行模拟，直至与模拟偏差值方向对应的修正布局图形的模拟图形减去目标布局图形尺寸等于模拟偏差值；执行步骤S206，将修正布局图形转移至光掩模版上，形成掩模图形。 

图5是本发明图形化的实施例流程图。如图5所示，执行步骤S301，确定横向最大尺寸和纵向最大尺寸均未达到目标尺寸的晶圆图形；执行步骤S302，对上述晶圆图形的目标布局图形进行模拟，得到目标布局图形的模拟图形，所述目标布局图形的模拟图形横向最大尺寸和纵向最大尺寸中的一个尺寸与晶圆图形相同；执行步骤S303，将目标布局图形的模拟图形横向最大尺寸和纵向最大尺寸中与晶圆图形不相同的另一个尺寸进行相减，得到模拟偏差值；执行步骤S304，如果模拟偏差值为横向最大尺寸模拟偏差值，对目标布局图形进行横向修正，得到修正布局图形；如果模拟偏差值为纵向最大尺寸模拟偏差值，对目标布局图形进行纵向修正，得到修正布局图形；执行步骤S305，对修正布局图形进行模拟，直至与模拟偏差值方向对应的修正布局图形的模拟图形减去目标布局图形尺寸等于模拟偏差值；执行步骤S306，将修正布局图形转移至光掩模版上，形成掩模图形；执行步骤S307，将掩模图形转移至晶圆上，形成晶圆图形。 

图6至图11是本发明光学近距修正的实施例示意图。如图6所示，在布局软件中设计目标布局图形100，确定目标布局图形100的横向最大尺寸x、目标布局图形100的纵向最大尺寸y及两个目标布局图形100之间的距离L。 

如图7所示，将图6所示的布局软件中的目标布局图形100通过电子束 写入装置和激光束写入装置写入光掩模版上102，形成掩模图形104，其中掩模图形104的横向最大尺寸X’、掩模图形104的纵向最大尺寸Y’及掩模图形104之间的距离l’。 

如图8所示，然后再将图7所示的光掩模版上掩模图形104转移至晶圆106的光刻胶层上，形成晶圆图形108，测量晶圆图形108的横向最大尺寸x’、纵向最大尺寸y’及两晶圆图形108之间的距离L’，由于光学近距效应，最终形成于晶圆106上的晶圆图形108比目标布局图形尺寸缩小，晶圆图形108之间的距离增大。 

如图9所示，(图9中数据以微米量级显示)对图6中的目标布局图形100进行模拟，设定曝光所需的光学参数，使目标布局图形100的模拟图形横向最大尺寸(即两模拟图形之间的距离)或目标布局图形100的模拟图形纵向最大尺寸中的一个量与晶圆图形108一样，将另一个量不相同的模拟值减去晶圆值，得到模拟偏差值ΔY或ΔL。 

如图10所示，将目标布局图形100进行修正，形成修正布局图形110，如果模拟偏差值是两目标布局图形100的模拟图形之间的距离模拟偏差值，则将目标布局图形100在横向最大尺寸进行改变，变化量为两目标布局图形100的模拟图形之间的距离模拟偏差值ΔL；如果模拟偏差值是纵向最大尺寸的模拟偏差值，则将目标布局图形100在纵向最大尺寸进行改变，变化量为纵向最大尺寸模拟偏差值ΔY。如果晶圆图形比目标布局图形100尺寸小，那么将目标布局图形100尺寸往增大的方向修正，形成修正布局图形110；如果晶圆图形比目标布局图形尺寸大，那么将目标布局图形100尺寸往减小的方向修正，形成修正布局图形110。 

如图11所示，(图11中数据以微米量级显示)然后，对修正布局图形110进行模拟，直至修正布局图形110的模拟图形尺寸减去目标布局图形尺寸的值与模拟偏差值相等；然后，将修正布局图形110转移至光掩膜版上，再由 光掩膜版上转移至晶圆上，最终形成的晶圆图形尺寸与目标尺寸的差值在±5nm以内。 

本实施例中，所述目标尺寸为目标布局图形的尺寸。 

其中在目标布局图形的模拟时，未对横向最大尺寸或纵向最大尺寸中一个量进行改变，那么在对修正布局图形110进行模拟时，也将相应方向的最大尺寸与目标尺寸一致，对另一方向的最大尺寸进行模拟。 

继续参考图6至图11，为本发明的具体实施例，如图6所示，在布局软件中设计目标布局图形100，确定目标布局图形100的横向最大尺寸x、两个布局目标图形100之间的距离L＝232nm及目标布局图形100的纵向最大尺寸y＝770nm。 

如图7所示，将图6所示的布局软件中的目标布局图形100通过电子束写入装置和激光束写入装置写入光掩模版上102，形成掩模图形104，其中掩模图形104的横向最大尺寸X’、掩模图形104的纵向最大尺寸Y’及掩模图形104之间的距离l’。 

如图8所示，然后再将图7所示的光掩模版上掩模图形104转移至晶圆106的光刻胶层上，形成晶圆图形108，测量晶圆图形108的横向最大尺寸x’、两晶圆图形之间的距离L’＝225nm及纵向最大尺寸y’＝718nm，由于光学近距效应，最终形成于晶圆106上的晶圆图形108比目标布局图形尺寸缩小。 

如图9所示，(图9中数据以微米量级显示)对图8中的晶圆图形108进行模拟，设定曝光所需的光学参数(即光源：DUV 248nm；透镜数值孔径：0.57；模拟能量：60mj/cm²)，使模拟图形之间的距离与晶圆图形108相同，为225nm；而模拟图形纵向最大尺寸经过模拟为744nm，将模拟图形纵向最大尺寸减去晶圆图形108纵向最大尺寸，得到模拟偏差值ΔY＝26nm。 

如图10所示，将目标布局图形100进行修正，形成修正布局图形110， 由于模拟偏差值是纵向最大尺寸的模拟偏差值，则将目标布局图形100在纵向最大尺寸进行改变，且由于晶圆图形比目标布局图形100尺寸小，那么将目标布局图形100尺寸往增大的方向修正。 

如图11所示，(图11中数据以微米量级显示)然后，对修正布局图形110进行模拟，得到修正布局图形110的模拟图形，修正布局图形110的模拟图形的纵向最大尺寸为796nm，减去目标布局图形的纵向最大尺寸770nm，得到差值为26nm，与模拟偏差值相等，那么将修正布局图形110转移至晶圆上，得到的修正后晶圆图形与目标布局图形的尺寸相近，相差为±5nm以内，使后续形成于晶圆上的晶圆图形尺寸达到目标尺寸，所述目标尺寸为目标布局图形尺寸。 

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。 

Claims (4)

1.一种光学近距修正方法，其中，对目标布局图形的模拟光学曝光条件、对修正布局图形的模拟光学曝光条件、以及形成晶圆图形的光学曝光条件一致，其特征在于，包括下列步骤：

a.确定横向最大尺寸和纵向最大尺寸均未达到目标尺寸的晶圆图形；

b.对上述晶圆图形的目标布局图形进行模拟，得到目标布局图形的模拟图形，所述目标布局图形的模拟图形横向最大尺寸和纵向最大尺寸中的一个尺寸与晶圆图形相同；

c.将目标布局图形的模拟图形横向最大尺寸和纵向最大尺寸中与晶圆图形不相同的另一个尺寸进行相减，得到模拟偏差值；

d.如果模拟偏差值为横向最大尺寸模拟偏差值，对目标布局图形进行横向修正，得到修正布局图形；如果模拟偏差值为纵向最大尺寸模拟偏差值，对目标布局图形进行纵向修正，得到修正布局图形；

e.对修正布局图形进行模拟，直至与模拟偏差值方向对应的修正布局图形的模拟图形减去目标布局图形尺寸等于模拟偏差值。

2.根据权利要求1所述光学近距修正方法，其特征在于：所述目标尺寸为目标布局图形尺寸。

3.一种光掩模版制作方法，其中，对目标布局图形的模拟光学曝光条件、对修正布局图形的模拟光学曝光条件、以及形成晶圆图形的光学曝光条件一致，其特征在于，包括下列步骤：

a.确定横向最大尺寸和纵向最大尺寸均未达到目标尺寸的晶圆图形；

b.对上述晶圆图形的目标布局图形进行模拟，得到目标布局图形的模拟图形，所述目标布局图形的模拟图形横向最大尺寸和纵向最大尺寸中的一个尺寸与晶圆图形相同； 

c.将目标布局图形的模拟图形横向最大尺寸和纵向最大尺寸中与晶圆图形不相同的另一个尺寸进行相减，得到模拟偏差值；

d.如果模拟偏差值为横向最大尺寸模拟偏差值，对目标布局图形进行横向修正，得到修正布局图形；如果模拟偏差值为纵向最大尺寸模拟偏差值，对目标布局图形进行纵向修正，得到修正布局图形；

e.对修正布局图形进行模拟，直至与模拟偏差值方向对应的修正布局图形的模拟图形减去目标布局图形尺寸等于模拟偏差值；

f.将修正布局图形转移至光掩模版上，形成掩模图形。

4.一种图形化方法，其中，对目标布局图形的模拟光学曝光条件、对修正布局图形的模拟光学曝光条件、以及形成晶圆图形的光学曝光条件一致，其特征在于，包括下列步骤：

a.确定横向最大尺寸和纵向最大尺寸均未达到目标尺寸的晶圆图形；

b.对上述晶圆图形的目标布局图形进行模拟，得到目标布局图形的模拟图形，所述目标布局图形的模拟图形横向最大尺寸和纵向最大尺寸中的一个尺寸与晶圆图形相同；

c.将目标布局图形的模拟图形横向最大尺寸和纵向最大尺寸中与晶圆图形不相同的另一个尺寸进行相减，得到模拟偏差值；

d.如果模拟偏差值为横向最大尺寸模拟偏差值，对目标布局图形进行横向修正，得到修正布局图形；如果模拟偏差值为纵向最大尺寸模拟偏差值，对目标布局图形进行纵向修正，得到修正布局图形；

e.对修正布局图形进行模拟，直至与模拟偏差值方向对应的修正布局图形的模拟图形减去目标布局图形尺寸等于模拟偏差值；

f.将修正布局图形转移至光掩模版上，形成掩模图形； 

g.将掩模图形转移至晶圆上，形成晶圆图形。 

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