CN101957556B

CN101957556B - 掩模版图修正方法、掩模版制作方法和光学邻近校正方法

Info

Publication number: CN101957556B
Application number: CN2009100549747A
Authority: CN
Inventors: 张飞
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2029-07-16
Also published as: CN101957556A

Abstract

一种掩模版图修正方法、掩模版制作方法和光学邻近校正方法，其中，所述掩模版图修正方法，包括：检查掩模版图的测试图形，获取待修正图案；将所述待修正图案旋转预定角度，使所述待修正图案所需的曝光能量较旋转前增加；将旋转后的所述待修正图案与掩模版图测试图形中的其它图案相结合，形成新的掩模版图。本发明通过对从掩模版图测试图形中选出待修正的图案进行旋转，实现工艺窗口和禁止光学空间周期的扩大。

Description

掩模版图修正方法、掩模版制作方法和光学邻近校正方法

技术领域

本发明涉及光刻技术，特别是掩模版图修正方法、掩模版制作方法和光学邻近校正(OPC)方法。

背景技术

随着集成电路设计的高速发展，掩模版图的尺寸日益缩小，光学邻近效应越来越明显，即曝光光线穿过掩模版并投射到硅片表面的光刻胶上时，在光刻胶表面所形成的图案相较于掩模版图会出现变形和偏差。光学邻近校正(OPC)是一种业界普遍采用的抑制光学邻近效应负面作用的校正方法，通过调整图案的形状，可减小曝光所获得的光刻图形的偏差，进而提高芯片生产的成品率。

在掩模版图测试图形中，每个图案或其组成部分的光学效应不仅与其自身形状有关，也涉及到其周边图案或空间的限制。参考图1，其中的条状图案可按照其间距大小，分为密集型(dense)图案101、孤立型(iso)图案103以及图案间距介于两者之间的semi图案102。其中，在这三种图案中，密集型图案101之间的距离最小，孤立型图案103之间的间距最大。对于iso图案103而言，其不受邻近效应的影响，但其边缘会将因曝光能量的损失而出现变形；而对于dense图案101和semi图案102，特别是dense图案101，邻近效应和曝光能量的不均匀会对影响线条尺寸以及禁止光学空间周期(pitch)。

可辨识图案的最小邻近距离与工艺窗口密切相关。一般来说，工艺窗口是指在将关键尺寸(CD，Critical Dimension)、光刻胶损失以及侧壁角保持在规定值的前提下时，所对应的焦深和曝光能量的允许范围，也可以说是当焦深和曝光能量发生改变时工艺的响应能力。通常，工艺窗口越大，焦深可调节的范围越大，工艺可实现的范围越宽，也就越容易实现。

在实际应用中，通常采用聚焦-曝光图上的矩形或椭圆形来表示工艺窗口，其横轴跨度表示焦深的允许范围，其纵轴跨度表示曝光能量的允许范围。参考图2，首先，根据关键尺寸的可接受变化范围，可分别获得测试图形中的三种图案各自所对应的两条聚焦-曝光曲线，即dense图案、iso图案和semi图案所对应的聚焦-曝光曲线；在此基础上，确定能使上述三种图案都能曝光显影的曝光能量和焦深范围，即阴影部分区域201；在所确定的区域201的范围内，根据中心点A的曝光能量E0以及曝光容忍度，获得工艺窗口202，使工艺窗口202内接于阴影部分区域201所覆盖的iso图案聚焦-曝光曲线203，以及外切于阴影部分区域201所覆盖的dense图案聚焦-曝光曲线204，并且使得E0与E1的差值占E0的百分比为所述曝光容忍度。

专利号为6553559、名称为“Method to determine optical proximity correctionand assist feature rules which account for variations in mask dimensions”的美国专利中，公开了一种光学邻近校正的方法，通过对工艺窗口进行加权修正，并根据加权修正后的工艺窗口获得对图案进行光学邻近校正的规律，从而获得较宽的工艺窗口，并使具有更小关键尺寸的图案被曝光和显影。然而，该方法需要选择合适的加权项并对加权后的结果进行数据匹配，而且需要遍历所有的图案以获得适用于整个图形的校正规律，计算量大，实现复杂。

发明内容

本发明解决的问题是在不影响现有光刻系统的前提下，提供一种掩模版图修正方法、掩模版制作方法和光学邻近校正方法，以扩大工艺窗口。

为解决上述问题，本发明提供了一种掩模版图修正方法，包括：检查掩模版图的测试图形，获取待修正图案；将所述待修正图案旋转预定角度，使所述待修正图案所需的曝光能量较旋转前增加；将旋转后的所述待修正图案与掩模版图测试图形中的其它图案相结合，形成新的掩模版图。

此外，本发明还提供了一种包括所述掩模版图修正方法的掩模版制作方法，还包括：根据新的掩模版图，制作掩模版。

此外，本发明还提供了一种包括所述掩模版图修正方法的光学邻近校正方法，还包括：根据新的掩模版图，对设计图形进行光学邻近校正。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过对从掩模版图测试图形中选出待修正的图案进行旋转，从而调整其所成像的曝光能量分布，进而使各个图案在光刻胶层所形成的像图案能够真实地反映掩模版图测试图形，扩大工艺窗口和禁止光学空间周期。

附图说明

图1是掩模版图测试图形中三种图案的结构示意图；

图2是根据掩模版图中三种图案的聚焦-曝光曲线确定工艺窗口的曲线示意图；

图3是本发明掩模版图修正方法实施方式的流程示意图；

图4是原掩模版图的布局示意图；

图5是应用本发明掩模版图修正方法实施方式对图4所示待修正图案旋转后的布局示意图；

图6是如图4所示掩模版图对应的聚焦-曝光曲线示意图；

图7是如图5所示掩模版图对应的聚焦-曝光曲线示意图；

图8是现有技术中随着掩模版图的禁止光学空间周期减小以致无法分辨像图案的示意图；

图9是本发明掩模版制作方法实施方式的流程示意图；

图10是如图9所示步骤S12的流程示意图；

图11是本发明光学邻近校正方法实施方式的流程示意图。

具体实施方式

从图2所示的工艺窗口的示意图中可以发现，由于工艺窗口202内接于曲线203且外切于曲线204，并且E0与E1的差值占E0的百分比为所述曝光容忍度，在中心点和曝光容忍度一定的前提下，提升dense图案所对应的具有较高曝光能量的曲线，即增大dense图案所需要的曝光能量，或者降低iso图案所对应的具有较低曝光能量的曲线，即减小iso图案所需要的曝光能量，将有利于扩大工艺窗口。

基于这一点，发明人经过反复的试验并结合光刻的工艺特性以及光学成像原理，发现在不改变其它工艺条件以及光刻设备的基础上，通过旋转dense图案的位置，可改变其相邻图案对其的光学影响，并使其所成像与其邻近图案所成像之间的曝光能量迭加关系也随之发生变化，从而使dense图案的曝光能量增大，进而扩大工艺窗口。

基于此，发明人提出了一种掩模版的制作方法和光学邻近校正方法，可通过对从掩模版图测试图形中选出待修正的图案进行旋转，从而调整其所成像的曝光能量分布，进而使各个图案在光刻胶层所形成的像图案能够真实地反映掩模版图测试图形，扩大工艺窗口和禁止光学空间周期。

下面结合附图和实施例，对本发明的实施方式进行详细说明。

参考图3，本发明实施方式提供了一种掩模版图修正方法，包括：步骤S1，检查掩模版图的测试图形，获取待修正图案；步骤S2，将所述待修正图案旋转预定角度；步骤S3，将旋转后的所述待修正图案与掩模版图测试图形中的其它图案相结合，形成新的掩模版图。

其中，步骤S1可包括对掩模版图的测试图形进行设计规则(DRC)检查，以及将不满足设计规则的图案作为待修正图案。设计规则是根据制程条件所制订的一种对图案进行修正的规则。具体来说，可包括简单的DRC规则检查，如宽度、间距、包含关系等是否正确，还可包括一些复杂的DRC规则检查，如天线规则、电流流向规则和导线密度规则等。

在一种实施方式中，对条状图案的间距进行检查，由于间距小于预定值的条状图案经过曝光之后，其像将无法被分辨，因此可将间距小于预定值的条状图案作为待修正图案。例如，可将dense图案作为待修正图案。

接着，执行步骤S2，对所选取的待修正图案进行旋转。在一种具体实施方式中，参考图4，旋转前，待修正图案401与邻近图案402、403和404之间的间距分别为L2、L3和L4。参考图5，将待修正图案401旋转45度后，待修正图案401与邻近图案402、403和404之间的间距分别为L2’、L3’和L4’。L2’、L3’和L4’分别大于对应的L2、L3和L4，而邻近图案402、403和404对待修正图案401的光学影响也相应地减弱了，即体现为通过邻近图案402、403和404的曝光光线在待修正图案401上所迭加的能量也较之前相应得减少了。为了维持正常的曝光，待修正图案401进行曝光所需要的曝光能量较旋转之前相应地有所增加。

上述操作反映在聚焦-曝光曲线图中，参考图6，旋转之前，dense图案所对应的两条曲线分别为601和602，而iso图案所对应的两条曲线分别为603和604，所确定的工艺窗口为605；参考图7，旋转之后，dense图案所对应的两条曲线分别为611和612，iso图案所对应的两条曲线分别为613和614，而所确定的工艺窗口为615。由于旋转之后，dense图案所需要的曝光能量增加，其所对应的曲线611较旋转之前所对应的曲线601在纵轴方向升高，使得在旋转之后，相较于旋转之前，dense图案所对应的两条曲线所围成区域与iso图案对应的两条曲线所围成区域的重叠部分变大。工艺窗口是在dense图案所对应的两条曲线所围成区域与iso图案对应的两条曲线所围成区域的重叠部分中，根据中心点的曝光能量和曝光容忍度而确定，因此，当所述重叠部分变大时，工艺窗口也相应的变大，并且在中心点的曝光能量和曝光容忍度不发生改变的情况下，所对应的焦深变大。

在另一种实施方式中，还可将待修正图案401及其周边的邻近图案402、403和404都进行旋转。相较于旋转之前，旋转之后所获得的待修正图案401与邻近图案402、403和404之间的间距增加，使得待修正图案401所需要的曝光能量增加，从而扩大了工艺窗口。

在步骤S2中，所述旋转可为顺时钟方向，也可为逆时针方向。此外，所述预定角度可根据工艺窗口的设计要求进行设定。具体来说，可为45度，与步进式光刻机步进轨迹的角度相匹配；也可为0-90度之间的任一角度值，以使修正后的图案所需要的曝光能量增加不同的幅度，从而获得满足不同设计要求的工艺窗口。

接下来，执行步骤S3。可通过将旋转后的所述待修正图案代替所述待修正图案原来的位置，并适当调整其与测试图形中其它图案的距离，以形成新的掩模版图测试图形。

下面以在65纳米(nm)工艺条件下制作接触孔的掩模版图为例，对比本发明掩模版图修正方法的具体实施例以及现有技术，对本发明的效果作进一步说明。

采用现有技术时，参考图8，当掩模版图的禁止光学空间周期d为200nm以上时，曝光光线通过掩模版图中的各个图案投影至硅片表面的光刻胶层后，在光刻胶层形成的像图案不重叠或重叠部分很少，通过显影漂洗等工序可获得与掩模版图相关的图形。但是，随着掩模版图中禁止光学空间周期d的减小，由于存在单缝衍射效应，根据瑞利分辨判据，当从两个邻近图案中投射的两束曝光光线分别在光刻胶层形成的像发生重合，且重合部分的光强超过单个像中央光强的百分之八十时，两个光点所对应的两个像出现重叠，使其看起来像是一个较大的图案在光刻胶层所形成的像图案，而非实际上的两个邻近的图案，也就是说，对应于两个光点的这两个像图案将无法被辨识。此时，即当掩模版图中禁止光学空间周期d为200nm时，采用现有技术所获得的工艺窗口为133nm。

当测试图形的禁止光学空间周期为200nm时，采用本发明具体实施例首先对测试图形进行规则检查，将间距未超过200nm的图案待修正图案，即dense图案；接着，将这些dense图案旋转45度；然后，将旋转后的dense图案加入原测试图形中其它图案中，例如semi图案、iso图案等，形成新的掩模版图测试图形。根据所述新的掩模版图测试图形获得聚焦-曝光曲线图，并根据所述聚焦-曝光曲线图，获得工艺窗口为235nm。

继续减小测试图形的禁止光学空间周期，当其为190nm时，应用本发明具体实施例获得新的掩模版图测试图形，根据对应的聚焦-曝光曲线图，可获得工艺窗口为151nm。当掩模版图测试图形的禁止光学空间周期减小至180nm时，应用本发明具体实施例可获得工艺窗口为150nm。而在上述两种情况下，采用现有技术的掩模版图修正方法不仅无法扩大工艺窗口，而且会无法分辨dense图案。

此外，参考图9，基于上述掩模版图修正方法，本发明还提供了一种掩模版制作方法，包括：步骤S11，根据所述掩模版图修正方法，获得掩模版图；步骤S12，根据所述掩模版图，制作掩模版。

其中，步骤S12可采用现有的任一种掩模版制作方法。例如，参考图10，在一种具体实施方式中，步骤S12可包括：步骤S201，硅片清洗处理；具体来说，可用浓硫酸煮，以使片子表面清洁，并通过去离子水冲洗以及烘干，使硅片表面干燥，从而能和光刻胶很好地粘附。步骤S202，将光刻胶均匀地涂布于硅片表面。步骤S203，对硅片进行前烘，以使其中的溶剂挥发；例如，可在80-110℃下将硅片前烘5-10分钟。步骤S204，根据所述掩模版图，对硅片进行选择曝光；本领域技术人员可根据实际生产和设计要求，采用现有的曝光系统以及曝光光线，根据所述掩模版图对硅片进行曝光，所选择的曝光系统以及曝光光线不对本发明构思造成影响。步骤S205，显影，即选择性地除去光刻胶。步骤S206，腐蚀光刻胶层上出现的金属蒸发层。步骤S207，去胶；具体来说，可采用浓硫酸煮沸，使胶层炭化脱落，然后用水冲洗。

此外，参考图11，本发明还提供了一种基于上述掩模版图修正方法的光学邻近校正方法，包括：步骤S21，检查掩模版图的测试图形，获取待修正图案；步骤S22，将所述待修正图案旋转预定角度，使所述待修正图案所需的曝光能量较旋转前增加；步骤S23，将旋转后的所述待修正图案与掩模版图测试图形中的其它图案相结合，形成新的掩模版图；步骤S24，根据新的掩模版图，对设计图形进行光学邻近校正。

在步骤S24中，获得新的测试图形后，本领域技术人员可采用现有校正方法，根据所形成的新的测试图形，对设计图形进行光学邻近校正，以及使校正后的设计图形根据增大的工艺窗口进行曝光。

上述本发明各实施方式中所提及的图案可为一个或多个条状图案，也可为其它形状的图案，其具体的形状不对本发明构思造成限制。

相较于现有技术，本发明各实施方式通过对从掩模版图测试图形中选出待修正的图案进行旋转，从而调整其所成像的曝光能量分布，不仅使各个图案在光刻胶层所形成的像图案能够真实地反映掩模版图测试图形，还增大了工艺窗口，并且，还增大了禁止光学空间周期，从而使光刻系统能够辨识出具有更小的最小邻近距离的图案。另一方面，本发明实现简单方便，具有很强的可操作性。

虽然本发明已通过较佳实施例说明如上，但这些较佳实施例并非用以限定本发明。本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应有能力对该较佳实施例做出各种改正和补充，因此，本发明的保护范围以权利要求书的范围为准。

Claims

1.一种掩模版图修正方法，其特征在于，包括：

检查掩模版图的测试图形，获取待修正图案；

将所述待修正图案旋转预定角度，使所述待修正图案所需的曝光能量较旋转前增加，所述预定角度为0-90度之间的任一角度值；

将旋转后的所述待修正图案与掩模版图测试图形中的其它图案相结合，形成新的掩模版图；

所述检查掩模版图的测试图形获取待修正图案，包括：对掩模版图测试图形进行设计规则检查，并将不满足设计规则的图案作为待修正图案；

所述将旋转后的待修正图案与掩模版图测试图形中的其它图案相结合形成新的掩模版图，包括：将旋转后的所述待修正图案代替所述待修正图案原来的位置，并调整其与测试图形中其它图案的距离，形成新的掩模版图。

2.如权利要求1所述的掩模版图修正方法，其特征在于，所述待修正图案为间距小于预定值的条状图案。

3.如权利要求1所述的掩模版图修正方法，其特征在于，所述预定角度为45度。

4.一种包括如权利要求1-3中任一项所述的掩模版图修正方法的掩模版制作方法，其特征在于，还包括：根据新的掩模版图，制作掩模版。

5.一种包括如权利要求1-3中任一项所述的掩模版图修正方法的光学邻近校正方法，其特征在于，还包括：根据新的掩模版图，对设计图形进行光学邻近校正。