CN101989040B - 掩模版图校正方法、掩模版图和掩模版制造方法 - Google Patents

Abstract

一种掩模版图校正方法、掩模版图和掩模版制造方法，其中，所述掩模版图校正方法，包括：对掩模版图进行检查，选出其中间距小于光刻设备分辨率的至少一对掩模版图案对；从每一对掩模版图案对中选出一个掩模版图案，根据旁瓣效应，形成与所述选出的掩模版图案对应的至少两个辅助图案，以替换所述选出的掩模版图案；其中，所述辅助图案的尺寸小于光刻设备分辨率尺寸，且所述辅助图案的中心位于以所述掩模版图案中心为圆心、旁瓣距离为半径的圆周上。本发明通过构建辅助图形，使得仅采用一次曝光就能够实现其关键尺寸小于光刻设备分辨率的图形的转移，节省了人力和时间，提高了生产效率，节约了成本。

Description

掩模版图校正方法、掩模版图和掩模版制造方法

技术领域

本发明涉及光刻技术，特别是掩模版图校正方法、掩模版图和掩模版制造方法。

背景技术

随着集成电路设计的高速发展，掩模版图的图形尺寸日益缩小，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形会出现变形和偏差，从而影响在硅片表面所形成的图形，即光刻图形。

参考图1，由于掩模版图110中图案间距过小，在对掩模版图110曝光的过程中，相邻图案中所透过的曝光光线相互迭加或抵消，使得所获得的对应的光刻图形120中，本不该有图案的位置出现了图案，产生了桥接。而在其它情况下，还可能出现光刻图形120中本该有图案的位置，图案却未曝光成功等现象。

掩模版图是根据设计图形进行制造的，当设计图形的关键尺寸过小，甚至小于光刻设备的分辨率时，现有技术通常通过两次曝光来获得所要求的图形。图2至图4分别为采用现有技术的两次曝光法对设计图形进行曝光的一个具体例子的示意图。

具体来说，参考图2，由于设计图形中图案间距d过小，甚至小于光刻设备的分辨率，首先按照光刻设备的分辨率，将设计图形100拆分成至少两个掩模版图101和102，其中，掩模版图101的关键尺寸d1或者掩模版图102中的关键尺寸d2都大于光刻设备的分辨率；参考图3，先采用掩模版图101进行曝光和显影，将掩模版图101转移至硅片200上的光刻胶层201上，以光刻胶层201图形为掩膜进行刻蚀，进而将图形转移至硅片200上，然后，再次旋涂光刻胶202；参考图4，接着根据掩模版图102，进行曝光和显影，将掩模版图102转移至硅片200上的光刻胶层202上，并以光刻胶层202图形为掩膜进行刻蚀，最终在硅片200上获得设计图形。

然后，采用两次曝光法进行刻蚀，不仅需要制造至少两个掩模版，增加了每次光刻过程的生产成本，还需要耗费大量人力和时间，影响了生产效率。此外，还可通过升级光刻设备，即采用具有更小分辨率的光刻设备，来实现更好的刻蚀效果，然而这也使得光刻成本大大增加。

发明内容

本发明解决的问题是当掩模版的关键尺寸小于光刻设备分辨率时，通过曝光一次以实现对所述掩模版的光刻。

为解决上述问题，根据本发明的一方面，提供了一种掩模版图校正方法，包括：对掩模版图进行检查，选出其中间距小于光刻设备分辨率的至少一对掩模版图案对；从每一对掩模版图案对中选出一个掩模版图案，根据旁瓣效应，形成与所述选出的掩模版图案对应的至少两个辅助图案，以替换所述选出的掩模版图案；其中，所述辅助图案的尺寸小于光刻设备分辨率尺寸，且所述辅助图案的中心位于以所述掩模版图案中心为圆心、旁瓣距离为半径的圆周上。

根据本发明的另一方面，提供了一种掩模版图，至少包括：一个掩模版图案以及两个辅助图案，其特征在于，每个所述辅助图案的尺寸小于光刻设备分辨率尺寸，所述辅助图案的中心共圆，所述共圆的圆心与所述掩模版图案的间距小于光刻设备分辨率尺寸且所述共圆的半径为旁瓣距离。

根据本发明的又一方面，提供了一种掩模版制造方法，包括：提供掩模版图，所述掩模版图包括至少一个掩模版图案以及至少两个辅助图案，其中，每个所述辅助图案的尺寸小于光刻设备分辨率尺寸，所述辅助图案的中心共圆，所述共圆的圆心与所述掩模版图案的间距小于光刻设备分辨率尺寸且所述共圆的半径为旁瓣距离；根据所述掩模版图，制造掩模版。

与现有技术相比，本发明基于旁瓣效应，构建辅助图案以获得掩模版图，利用所述辅助图案旁瓣效应的迭加，使得采用现有光刻设备对所述掩模版图进行曝光时，即使设计图形中具有关键尺寸小于光刻设备分辨率的图案，也仅通过一次曝光就能够实现图形的转移，并且也不会产生由于关键尺寸小于光刻设备分辨率而造成的桥接等现象，不仅节省了人力和时间，提高了生产效率，还减少了更换光刻设备的需求，节约了成本。

附图说明

图1是现有技术中由于掩模版图案间距过小产生桥接的平面示意图；

图2至图4是采用现有技术的两次曝光法对设计图形曝光形成掩模版的剖面示意图；

图5是本发明掩模版图校正方法一种实施方式的流程示意图；

图6是图5中步骤S2一种实施方式的流程示意图；

图7是掩模版图案及对其进行曝光所获得的光谱的示意图；

图8为图6中步骤S220一种实施方式的流程示意图；

图9和图10是采用本发明掩模版图校正方法一种具体实施例对掩模版图案进行校正的示意图；

图11是如图9和图10所示对校正后的掩模版进行曝光所获得的光谱的示意图；

图12和图13是掩模版图案及采用现有技术对该掩模版图案进行曝光所获得的曝光图案示意图；

图14和图15是应用本发明掩模版图校正方法一种具体实施例对图12所示掩模版图案进行校正后的新的掩模版图案及对新的掩模版图案进行曝光后获得的曝光图案示意图；

图16是本发明掩模版图实施方式的示意图；

图17是本发明掩模版制造方法实施方式的流程示意图；

图18是图17中步骤S12实施方式的流程示意图。

具体实施方式

发明人经过长时间的实践经验，提出了一种掩模版图校正方法、掩模版图以及掩模版制造方法，通过根据设计图形构建辅助图形，利用辅助图形的旁瓣(Side Lobe)效应，以获得掩模版图，使得利用所述掩模版图进行曝光时，仅通过一次曝光就可实现设计图形的转移，并且也不会产生由于关键尺寸小于光刻设备分辨率而造成的桥接等现象。

旁瓣效应常被用于描述在硅片光刻胶层中产生了掩模版图中并不存在的图案所形成的像图案的现象，例如光刻胶层中产生了出现于各个像图案周边的或者使像图案彼此桥接的种种旁瓣。光学邻近校正中通常通过各种方式抑制旁瓣效应的产生，然而在本发明中，发明人利用旁瓣效应的形成原理，将掩模版图中每两个邻近图案之一分解为多个辅助图案，并利用多个辅助图案的旁瓣迭加以获得和该分解前的掩模版图案相同的曝光结果，从而有效地扩大了掩模版图案之间的间距，避免了由于图案间距过小而无法采用现有光刻设备进行一次曝光刻蚀的问题。

下面结合附图和实施例，对本发明的实施方式作进一步说明。

参考图5，本发明掩模版图校正方法的一种实施方式中，包括：步骤S1，对掩模版图进行检查，选出其中间距小于光刻设备分辨率的至少一对掩模版图案对；步骤S2，从每一对掩模版图案对中选出一个掩模版图案，根据旁瓣效应，形成与所述选出的掩模版图案对应的至少两个辅助图案，以替换所述选出的掩模版图案；其中，所述辅助图案的尺寸小于光刻设备分辨率尺寸，且所述辅助图案的中心位于以所述掩模版图案中心为圆心、旁瓣距离为半径的圆周上。

具体来说，步骤S1可采用对掩模版图形进行设计规则检查(DRC，DesignRule Check)，对间距小于光刻设备分辨率的图案对进行标记，从而确定需要进行校正的掩模版图案对。

参考图6，在一种具体实施方式中，步骤S2可包括：步骤S210，将步骤S1所获得的掩模版图案对分离成两组图案的集合，分别为第一组和第二组，其中，所述第一组中每个图案之间的间距超过分辨率，所述第二组中每个图案之间的间距也超过分辨率，并且第一组中任一个图案与第二组图案中一个图案相对应，构成步骤S1获得的掩模版图案对；步骤S220，根据旁瓣效应，将第一组中每一个图案分解为至少两个辅助图案，其中，所述辅助图案的中心位于以所述掩模版图案中心为圆心、旁瓣距离为半径的圆周上。通过将所述辅助图案对应地替换第一组中的每一个图案，使对所述辅助图案进行曝光后，所述辅助图案的旁瓣效应在所述圆心位置迭加，并成像显示出来，从而获得与所述第一组图案相同的曝光结果。

下面先对将掩模版图案分解成多个辅助图案的原理进行简单阐述。

参考图7，从理论上来说，曝光光线透过掩模版图案300，在硅片的光刻胶层上形成像图案，对其像图案的光谱图进行分析，可以发现，与掩模版图案中心相对应的像图案处的光强很强，形成波峰W1，当光强迭加后的结果超过阈值时，则认为该位置存在对应的掩模版图案，可通过后续的显影漂洗工艺将该掩模版图案所形成的像图案显示出来；另外，由于受到周围图案的影响或采用相移掩膜等技术时，曝光光线发生了衍射，衍射效应会使曝光光线在硅片光刻胶层的某些位置产生迭加，形成了次波峰W2，但是由于在次波峰处，光线光强迭加后的结果未超过阈值，则认为该位置没有对应的掩模版图案，通过后续的显影漂洗工艺也无法在此处形成像图案。

次波峰W2在硅片光刻胶层所对应的这些位置，在掩模版中并无相应的图案与之相对应，然而，如果将这些位置的光强增强，使其超过阈值H0时，则次波峰W2在硅片的光刻胶层上所对应的位置通过后续显影漂洗工艺，也将表现出有像图案存在。此时，次波峰W2所对应的位置显示出图像的现象被称为旁瓣效应；其中，次波峰W2与波峰W1之间的距离L被称之为旁瓣距离。旁瓣距离具体来说，可根据曝光光线的波长、光刻设备的数值孔径以及曝光类型等进行确定。由于次波峰W2在硅片的光刻胶层上所对应的位置并非掩模版图案，一般来说，需要尽可能地抑制每个掩模版图案的旁瓣效应，以避免产生不需要的像图案。

而正是基于上述原理，发明人提供，通过将间距过小的掩模版图案对中的一个掩模版图案以多个辅助图案来代替，利用辅助图案的旁瓣效应的迭加来获得与该掩模版图案相同的曝光结果，从而避免了需要多次曝光光刻以实现间距过小的掩模版图案的图形转移。

参考图8，在一种具体实施方式中，图6中的步骤S220可通过下述步骤来实现：步骤S201，以所述第一组中图案为圆心、旁瓣距离为半径，形成圆周；步骤S202，在所述圆周上形成多个其任一方向的跨度都不超过光刻设备分辨率的辅助图案。所述辅助图案具体来说可为方形，也可为矩形，也可为圆形，还可为不规则形，其具体形状不对本发明构思造成影响。

在一种具体实施例中，参考图9，对于所挑选出来的图案400，形成圆周410，其中，圆周410以图案400的中心为圆心401，并且具有半径为旁瓣距离R。接着，参考图10，在圆周410上形成六个小方块，分别为小方块411、小方块412、小方块413、小方块414、小方块415和小方块416，每个小方块的中心在圆周410上；其中，小方块411-416中，每个小方块最长边的长度都不超过分辨率尺寸，例如为所有小方块中最长边的长度为分辨率尺寸的一半，所述分辨率尺寸即为光刻设备所能分辨出的最小尺寸。

其中，小方块411-416在圆周410上可为无规则分布，其分布规律不对本发明的发明思路造成限制。

在其它的实施例中，小方块411-416在圆周410上可为规则分布，例如：小方块411的中心可与小方块412的中心、小方块413的中心可与小方块414的中心以及小方块415的中心可与小方块416的中心，分别相对于图案400的中心、即圆周410的圆心401对称。

对多个小方块411-416进行曝光之后，沿图10中A-A’方向获得光强分布图，即图11。参考图11，经过小方块411-416的光波产生衍射效应，由于小方块411-416与圆心401的距离为旁瓣距离，因此，小方块411-416都在圆心401的位置产生旁瓣效应，且所有旁瓣效应在圆心401的位置进行迭加，使得圆心401处的光强增大，在图11中，相应地形成波峰W01。

结合图10，其中，圆心401处的光强对应于波峰W01，其光强H超过了曝光阈值H0。通过后续的显影定影等工艺，其光强超过曝光阈值H0的位置被显示出来，并且由于每个小方块的最大尺寸都小于分辨率尺寸，所有小方块都将无法形成像图案。因而，对小方块411-416进行曝光的结果，仅在围绕圆心401的位置形成图案420，也就是说，通过对小方块411-416进行曝光，可在与图案400的曝光结果相同的位置形成曝光图案。

在另外的实施方式中，还可采用其它形状的辅助图案替代前述的小方块，例如可为正方形、矩形、圆形、不规则多边形中的一种或多种；或使辅助图案按照不同于图10所示的位置在圆周410上进行分布，以获得像图案420。

进一步的，通过控制辅助图案产生的光强大小，可实现与图案400相同的曝光结果。例如，可通过调整辅助图案的数目，具体来说，辅助图案的数目越多，则圆心处所对应的光强的波峰峰值越大。但是，同时还需要控制辅助图案，避免辅助图案自身所产生的光强的波峰峰值或其另一侧次波峰的峰值超过阈值，从而导致其被成像显示出来。

其中，曝光阈值H0的值可根据光刻胶的性质以及曝光能量进行确定。

在一种具体实施例中，参考图12和图13，其中，如图12所示的掩模版图500中，存在着边长为140纳米(nm)的五个方形图案501-505，且每个图案之间的间距为240nm。当采用以波长为193纳米(nm)的氟化氩(ArF)激光为曝光光源，光刻设备的数值孔径NA为0.7、光源相干度参数sigma(∑)为0.3且采用最大光强的曝光类型时，由于间距过小，对掩模版图500中如图12所示的方形图案501-505进行曝光后，将产生如图13所示的桥接失真。

参考图12、图14和图15，应用本发明掩模版图校正方法的具体实施例对如图12所示的掩模版图500进行校正，获得如图14所示的掩模版图600。其中，将掩模版图500中的方形图案501、503、505保持不动；取消掩模版图500中的方形图案502和504；在方形图案501和503之间设置辅助图案601-606以及在方形图案503和505之间设置辅助图案611-616。其中，辅助图案601-606的中心在以原方形图案502的中心为圆心且半径为260nm的圆周上，且辅助图案601和602、辅助图案603和604、辅助图案605和606分别对于圆心对称，辅助图案601和602的长为130nm，宽为90nm，辅助图案603-606为边长为70nm的小方形图案；类似的，辅助图案611-616的中心在以原方形图案504的中心为圆心且半径为260nm的圆周上，且辅助图案611和612、辅助图案613和614、辅助图案615和616分别对于圆心对称，辅助图案611和612的长为130nm，宽为90nm，辅助图案613-616为边长为70nm的小方形图案。对掩模版图600进行曝光后，将获得如图15所示的效果图，符合原先的设计要求。

相较于现有技术，本发明上述实施方式利用旁瓣效应，对关键尺寸小于光刻设备分辨率的掩模版图的图案进行校正，使得利用校正后的掩模版图进行曝光时，仅通过一次曝光就可实现设计图形的转移，并且也不会产生由于关键尺寸小于光刻设备分辨率而造成的桥接等现象。

此外，参考图16，本发明还提供了一种掩模版图，至少包括：掩模版图案701以及两个辅助图案710-711，其中，辅助图案710和711的尺寸小于光刻设备分辨率尺寸，并且辅助图案710和711的中心位于以点720为圆心、旁瓣距离为半径的圆周上，其圆心720与掩模版图案701的间距小于光刻设备分辨率尺寸。

其中，辅助图案710和711的分布满足：经过辅助图案710以及711的光波产生衍射效应，使得辅助图案710和711在圆心720的位置产生旁瓣效应，并且所有旁瓣效应在圆心720的位置产生迭加，使得圆心720处的光强增大至超过阈值。在一种实施方式中，辅助图案710和711的中心可相对于圆心720对称。

其中，旁瓣距离可根据曝光光线的波长、光刻设备的数值孔径以及曝光类型等进行确定。

其中，辅助图案710和711可为正方形、矩形、圆形、不规则多边形中的一种或多种。

其中，所述辅助图案的数目不对本发明的发明思路造成限制。

通过所述辅助图案的设置，能够在与掩模版图案的像图案间距小于光刻设备分辨率的位置，形成另一个像图案，从而实现通过一次曝光光刻，以获得间距小于光刻设备分辨率的像图形。

此外，参考图17，本发明还提供了一种掩模版制造方法，包括：步骤S11，提供掩模版图，所述掩模版图包括至少一个掩模版图案以及至少两个辅助图案，其中，每个所述辅助图案的尺寸小于光刻设备分辨率尺寸，所述辅助图案的中心共圆，所述共圆的圆心与所述掩模版图案的间距小于光刻设备分辨率尺寸，且所述共圆的半径为旁瓣距离；步骤S12，根据所述掩模版图，制造掩模版。

其中，步骤S1所形成的辅助图案的分布满足：经过所述辅助图案的光波产生衍射效应，使得所述辅助图案在其共圆的圆心处产生旁瓣效应，并且所有的旁瓣效应在所述圆心的位置产生迭加，使所述圆心处的光强增大至超过阈值。在一种实施方式中，所述辅助图案的中心可相对于所述圆心对称。所述辅助图案可为正方形、矩形、圆形、不规则多边形中的一种或多种。

其中，步骤S12可采用现有的任一种掩模版制造方法。例如，参考图18，在一种具体实施方式中，步骤S12可包括：步骤S120，硅片清洗处理；具体来说，可用浓硫酸煮，以使硅片表面清洁，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S121，将光刻胶均匀地涂布于硅片表面。步骤S122，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S123，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S124，显影，即选择性地除去光刻胶。步骤S125，腐蚀光刻胶层上出现的金属蒸发层。步骤S126，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。

相较于现有技术，本发明上述各实施方式通过构建辅助图案，获得掩模版图，使得采用所述掩模版图进行曝光时，利用辅助图案的旁瓣效应，仅通过一次曝光就能够实现具有关键尺寸小于光刻设备分辨率的图形的转移，并且也不会产生由于关键尺寸小于光刻设备分辨率而造成的桥接等现象，不仅节省了人力和时间，提高了生产效率，还减少了更换光刻设备的需求，节约了成本。

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 (13)

1.一种掩模版图校正方法，包括：

对掩模版图进行检查，选出其中间距小于光刻设备分辨率的至少一对掩模版图案对；

从每一对掩模版图案对中选出一个掩模版图案，根据旁瓣效应，形成与所述选出的掩模版图案对应的至少两个辅助图案，以替换所述选出的掩模版图案；其中，所述辅助图案的尺寸小于光刻设备分辨率尺寸，且所述辅助图案的中心位于以所述掩模版图案中心为圆心、旁瓣距离为半径的圆周上。

2.如权利要求1所述的掩模版图校正方法，其特征在于，所述从每一对掩模版图案对中选出一个掩模版图案，根据旁瓣效应，形成与所述选出的掩模版图案对应的至少两个辅助图案，以替换所述选出的掩模版图案，包括：将所述掩模版图案对分离成两组图案的集合，分别为第一组和第二组，其中，所述第一组中每个图案之间的间距超过分辨率，所述第二组中每个图案之间的间距也超过分辨率，并且第一组中的任一个图案与第二组图案中的一个图案相对应，构成所述掩模版图案对；

根据旁瓣效应，将第一组中每一个图案以至少两个辅助图案替换，其中，所述辅助图案的中心位于以所述掩模版图案中心为圆心、旁瓣距离为半径的圆周上。

3.如权利要求2所述的掩模版图校正方法，其特征在于，所述将第一组中每一个图案以至少两个辅助图案替换，包括：

以第一组中的每个图案为圆心、旁瓣距离为半径，形成圆周；

在所述圆周上形成多个任一方向的跨度都小于光刻设备分辨率的辅助图案。

4.如权利要求3所述的掩模版图校正方法，其特征在于，所述辅助图案为方形、矩形、圆形以及不规则形中的一种或多种。

5.如权利要求3所述的掩模版图校正方法，其特征在于，所述旁瓣距离根据曝光光线的波长、光刻设备的数值孔径以及曝光类型确定。

6.一种掩模版图，至少包括：一个掩模版图案以及两个辅助图案，其特征在于，每个所述辅助图案的尺寸小于光刻设备分辨率尺寸，所述辅助图案的中心共圆，所述共圆的圆心与所述掩模版图案的间距小于光刻设备分辨率尺寸且所述共圆的半径为旁瓣距离。

7.如权利要求6所述的掩模版图，其特征在于，所述旁瓣距离根据曝光光线的波长、光刻设备的数值孔径以及曝光类型进行确定。

8.如权利要求6所述的掩模版图，其特征在于，所述辅助图案为方形、矩形、圆形以及不规则形中的一种或多种。

9.如权利要求6所述的掩模版图，其特征在于，所述辅助图案的中心相对于所述圆心对称。

10.一种掩模版制造方法，包括：

提供掩模版图，所述掩模版图包括至少一个掩模版图案以及至少两个辅助图案，其中，每个所述辅助图案的尺寸小于光刻设备分辨率尺寸，所述辅助图案的中心共圆，所述共圆的圆心与所述掩模版图案的间距小于光刻设备分辨率尺寸，且所述共圆的半径为旁瓣距离；

根据所述掩模版图，制造掩模版。

11.如权利要求10所述的掩模版制造方法，其特征在于，所述旁瓣距离根据曝光光线的波长、光刻设备的数值孔径以及曝光类型进行确定。

12.如权利要求10所述的掩模版制造方法，其特征在于，所述辅助图案为正方形、矩形、圆形、不规则多边形中的一种或多种。

13.如权利要求10所述的掩模版制造方法，其特征在于，所述辅助图案的中心相对于所述圆心对称。

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