CN102096308B

CN102096308B - 掩模版图、掩模版制造方法和掩模版图校正方法

Info

Publication number: CN102096308B
Application number: CN2009102011940A
Authority: CN
Inventors: 朴世镇
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2029-12-15
Also published as: CN102096308A

Abstract

一种掩模版图、掩模版制造方法和掩模版图校正方法，其中，所述掩模版图包括用于根据曝光显影工艺以形成产品图形的设计图形，还包括：辅助图形，具有不超过曝光分辨率的尺寸，并且在曝光之后形成对所述设计图形的曝光损失进行补偿的区域。本发明通过设置辅助图形，有效地对所述设计图形的曝光失真进行补偿，从而使所获得的产品的关键尺寸愈加接近于期望尺寸，并节约了大量进行比较和调试的时间和精力，提高了生产效率，节约了生产成本。

Description

掩模版图、掩模版制造方法和掩模版图校正方法

技术领域

本发明涉及光学邻近校正技术，尤其是掩模版图、掩模版制造方法和掩模版图校正方法。

背景技术

随着集成电路的日益发展，设计尺寸越来越小。由于存在光的衍射和干涉现象，在制作掩模版的过程中，掩模版的图形与相应的设计图形之间存在一定的变形和偏差，而这种变形和偏差进一步地通过掩模版投射到产品上，从而影响到产品的品质，降低产品的良率。

现有的掩模版制造方法通常包括以下步骤：首先，对硅片进行清洗处理，使硅片表面清洁且干燥，从而能与光刻胶很好地粘附；接着，将光刻胶均匀地涂布于硅片表面，并对硅片进行前烘，以使其中的溶剂挥发；接着，根据设计图形，对硅片进行选择曝光；然后，通过显影选择性地除去光刻胶，并腐蚀光刻胶层上出现的金属蒸发层，以及进行去胶处理，从而最终获得与设计图形相对应的掩模版。

由于光学邻近效应的存在，在掩模版制作过程中，所形成的掩模版图形相对于设计图形会存在失真，且这种失真对产品尺寸及性能带来较大的影响。参考图1，首先，根据接触孔类型的设计图形100制作掩模版110，由于存在光学邻近校正，制作形成的掩模版110相较于设计图形100而言存在偏差；具体来说，在掩模版110四周的拐角处存在拐角变圆的现象。接着，通过掩模版110形成产品120时，实际曝光形成的产品120具有关键尺寸D1，而根据设计图形100所计算的期望产品130具有关键尺寸D2，并且，由于掩模版110相较于设计图形100的失真，使得关键尺寸D1小于关键尺寸D2。而产品的实际关键尺寸，即实际尺寸，与期望的关键尺寸，即期望尺寸，之间的差异还会随着设计图案空间周期分布的差别而产生变化。并且，随着空间周期的减小，实际尺寸与期望尺寸之间差异越来越大；对于密集型图形，例如空间周期小于140nm的图形，产品的实际尺寸与期望尺寸之间的差异达到6nm以上；对于孤立性图形，例如空间周期大于300nm的图形，实际尺寸与期望尺寸之间的差异也达到3nm。这种关键尺寸的差异严重地影响到产品的性能。

在现有技术中，对于掩模版图形差异所带来的产品尺寸失真，工程师仅能通过对掩模版进行曝光以形成产品并测量产品的实际尺寸，以及比较产品的实际尺寸与期望尺寸而获知，并在此基础上，根据比较结果，对掩模版中图像的尺寸进行调整，从而获得理想的产品。然而这种反复曝光、测量、比较和调整的工艺过程往往需要耗费大量的人力以及时间，极大地阻碍了生产的进度，降低了半导体产品的生产效率。

发明内容

本发明解决的技术问题是由于掩模版制作过程中的曝光失真导致产品关键尺寸偏离期望尺寸，且需要通过反复曝光、测量、比较和调整的工艺过程对其进行修正。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种掩模版制造方法，包括：提供掩模版图形，其中，所述掩模版图形包括设计图形和至少一个辅助图形，所述辅助图形的尺寸不超过曝光分辨率，并且所述辅助图形在曝光之后形成对所述设计图形的曝光损失进行补偿的区域；根据所述掩模版图，制作掩模版。

本发明还提供了一种掩模版图，包括设计图形，用于根据曝光显影工艺以形成产品图形；其中，所述掩模版图还包括：辅助图形，具有不超过曝光分辨率的尺寸，并且在曝光之后形成对所述设计图形的曝光损失进行补偿的区域。

本发明还提供了一种掩模版图校正方法，用于修正由于掩模版图相较于设计图形所产生的面积减小的失真，包括：在设计图形中设置辅助图形，所述辅助图形的尺寸不超过曝光分辨率，且所述辅助图形在曝光之后形成补偿区域，用于修正所述设计图形由于失真所带来的面积减小；对包括所述设计图形和所述辅助图形的所述掩模版图进行光学邻近校正。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过对所述设计图形的曝光失真进行补偿，有效地减少了产品的关键尺寸与期望尺寸的差距，简化了校正步骤，节省了大量人力和时间，节约了生产成本。

附图说明

图1是现有技术流程中，设计图形、掩模版、产品的结构示意图；

图2是本发明掩模版制造方法一种实施方式的流程示意图；

图3是图2所示步骤S1一种实施方式的流程示意图；

图4-图10是应用图2所示步骤S1一种具体实施例的剖面示意图；

图11是辅助图形经过曝光之后形成补偿的版图示意图；

图12是图2所示步骤S2一种实施方式的流程示意图；

图13是本发明掩模版图一种实施方式的结构示意图；

图14是本发明掩模版图一种具体实施例的结构示意图；

图15是本发明掩模版图另一种具体实施例的结构示意图；

图16是未应用图15所示掩模版图具体实施例以及应用未应用图15所示掩模版图具体实施例进行曝光，所获得的两种产品的关键尺寸与期望尺寸的曲线示意图；

图17是本发明掩模版图校正方法一种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，提出了一种掩模版制造办法，根据设计图形构建出辅助图形，所述辅助图形的曝光结果对所述设计图形的曝光结果构成补偿，并基于所述辅助图形与所述设计图形提供了一种掩模版以及掩模版图校正方法，从而使得当利用所述掩模版进行曝光时，能够获得其关键尺寸更接近于期望尺寸的产品，更有效地实现设计图形的转移。本发明减少甚至避免了由于所述设计图形的曝光失真而导致需要对实际产品反复进行测量、比较和调试的校正过程，节省了大量的时间和人力，提高了生产效率，节约了生产成本。

下面结合具体实施例和附图，对本发明实施方式进行进一步说明。

参考图2，本发明提供了一种掩模版制造方法，包括：步骤S1，提供掩模版图形，其中，所述掩模版图形包括设计图形和至少一个辅助图形，所述辅助图形的尺寸不超过曝光分辨率，并且所述辅助图形在曝光之后形成对所述设计图形的曝光损失进行补偿的区域；步骤S2，根据所述掩模版图，制作掩模版。

具体地，参考图3，步骤S1可包括：步骤S11，基于设计图形形成位于所述设计图形内部的辅助图形，所述辅助图形的尺寸不超过曝光分辨率，并且所述辅助图形的曝光结果对所述设计图形的曝光结果构成补偿；步骤S12，根据所述设计图形和所述辅助图形，形成掩模版图形。

其中，当对所述设计图形进行曝光时，经过所述设计图形的光波形成一定的光学效应，使得设计图形的曝光结果相对于所述设计图形存在着一定的变形。在此基础上，基于所述设计图形形成辅助图形，由于经过曝光后，辅助图形的曝光结果相对于所述辅助图形也产生一定的变形。为了实现对所述设计图形曝光结果的补偿，可形成所述辅助图形，并利用其曝光结果所产生的失真对所述设计图形曝光结果所产生的失真进行补偿。

在一种具体实施方式中，可在所述设计图形中，设置相对于所述设计图形的中心呈中心对称的辅助图形，所述辅助图形的尺寸不超过曝光分辨率。

其中，可采用相反曝光类型的光刻胶层作为掩模进行刻蚀，形成所述设计图形以及位于所述设计图形内部的辅助图形，使得所述设计图形与所述辅助图形呈相反的透光类型。

在步骤S1的具体实施例中，依次参考图4至图10，首先，形成覆盖硅片200表面的抗腐蚀层201；

接着，在抗腐蚀层201上涂覆正性光刻胶，形成正性光刻胶层202；

接着，对正性光刻胶层202进行曝光显影；

接着，在抗腐蚀层201和正性光刻胶层202上涂覆负性光刻胶层203；

接着，对负性光刻胶层203进行曝光显影；

然后，以显影后的正性光刻胶层202和负性光刻胶层203为掩膜，刻蚀抗腐蚀层201，形成掩模版图形；

最后，去除正性光刻胶层202以及负性光刻胶层203。

其中，所述抗腐蚀层材料可为铬(Cr)；所述正性光刻胶的材料可为四甲基氢氧化铵(TMAH)；所述负性光刻胶材料可为聚甲基丙烯酸甲酯一甲基丙烯酸缩水甘油酯一丙烯酸乙酯共聚。刻蚀工艺步骤中，可采用干法刻蚀，例如，可采用以金属铝(Al)离子为刻蚀剂的等离子体刻蚀。上述具体的材料选取、刻蚀方法以及相应的刻蚀工艺参数均可由本领域技术人员根据实际生产情况进行设置和调换，不应对本发明思路造成限制。

由于采用具有相反曝光类型的光刻胶层作为掩模，形成了所述设计图形以及位于所述设计图形内部的辅助图形，使得所述设计图形与所述辅助图形具有相反的透光类型。当对所述设计图形与所述辅助图形进行曝光之后，两者所产生失真的趋向恰好相反，从而使所述辅助图形的失真对所述设计图形的失真进行补偿。

具体来说，参考图11，对由所述设计图形301和所述辅助图形302的掩模版图形进行曝光之后，由于存在拐角变圆效应，所述设计图形的曝光结果311中四个边角产生弧化，使得所述设计图形的曝光结果相对于所述设计图形的面积有所减少，而同时，所述辅助图形的曝光结果312中其四个边角也产生了弧化，并且这种弧化实际上增加了所述曝光结果的总面积，也就是说，对所述设计图形经曝光后所损失的面积形成了补偿。由于基于掩模版的曝光所获得的产品图形的关键尺寸正比于掩模版图形实际的曝光面积有关，因此，通过辅助图形曝光后所形成的补偿区域，可减少甚至消除由于掩模版设计图形的曝光失真所产生的产品误差。

在其它实施方式中，可将所述辅助图形设置为正方形、矩形、圆形、不规则多边形中的一种或多种形状；所述辅助图形可与所述设计图形具有相同的形状，也可为不同的形状。在具体实施例中，用于制作接触孔的掩模版图中的设计图形可采用正方形或矩形，所述辅助图形可为位于所述设计图形中心且具有小于曝光分辨率尺寸的小正方形或矩形。

此外，还可在一个设计图形中设置一个或多个辅助图形，例如，在一个设计图形中设置两个相对于所述设计图形中心对称的辅助图形。当一个所述设计图形中仅包括一个所述辅助图形时，所述辅助图形的中心位于所述设计图形的中心处；当一个所述设计图形包括多个所述辅助图形时，所述辅助图形的中心相对于所述设计图形的中心呈中心对称。

步骤S2可采用现有的任一种掩模版制造方法，其具体步骤及相关工艺参数的设置不应对本发明思路造成限制。例如，参考图12，在一种具体实施方式中，步骤S2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。

参考图13，本发明实施方式还提供了一种掩模版图400，包括：设计图形401，用于根据曝光显影工艺以形成产品图形；辅助图形402，其尺寸不超过曝光分辨率，并且在曝光之后形成对所述设计图形401的曝光损失进行补偿的区域。

其中，辅助图形402相对于所述设计图形401的中心呈中心对称，具体来说，所述辅助图形402的中心相对于所述设计图形401的中心对称。辅助图形402的形状可为正方形、矩形、圆形、不规则多边形中的一种或多种。

其中，一个所述设计图形中可包括一个或多个所述辅助图形。当一个所述设计图形中仅包括一个所述辅助图形时，所述辅助图形的中心位于所述设计图形的中心处；当一个所述设计图形包括多个所述辅助图形时，所述辅助图形的中心相对于所述设计图形的中心呈中心对称。

在一种具体实施方式中，参考图14，设计图形500中包括两个辅助图形，分别是辅助图形501和辅助图形502，辅助图形501和辅助图形502都为矩形，且两者的尺寸小于曝光分辨率。

具体来说，所述辅助图形与所述设计图形为相反的透光类型，例如，当所述设计图形为透光型(Clear)，则所述辅助图形为非透光型(Dark)；反之亦然。当基于由本发明掩模版图实施例所获得的掩模版进行曝光时，由于所述辅助图形与所述设计图形为相反的透光类型，所述辅助图形所形成的曝光失真对所述设计图形产生的曝光失真产生补偿。

参考图15，在本发明掩模版图的具体实施例中，对于45nm的逻辑器件，其中，设计图形600为边长90nm的正方形孔洞，且设计图形600为透光型。为了使得产品尺寸与设计图形的尺寸相符，可在设计图形600中设置边长为25nm的辅助正方形610。此外，辅助正方形610的中心位于设计图形600的中心处，且辅助图形610为非透光型。

参考图16，分别对仅包括设计图形600而不包括辅助正方形610的掩模版图，以及包括了设计图形600和辅助正方形610的掩模版图进行曝光，后者所获得的产品关键尺寸的曲线702，较前者所获得的产品关键尺寸的曲线701，更加接近于期望尺寸的曲线700。也就是说，通过设置辅助图形610，能够有效地对设计图形600的曝光失真进行补偿，从而使产品尺寸更加接近于期望尺寸。

另外，参考图17，本发明实施方式还提供了一种掩模版图校正方法，用于修正由于掩模版图相较于设计图形所产生的面积减小的失真，包括：步骤S101，在设计图形中设置辅助图形，所述辅助图形的尺寸不超过曝光分辨率，且所述辅助图形在曝光之后形成补偿区域，用于修正所述设计图形由于失真所带来的面积减小；步骤S201，对包括所述设计图形和所述辅助图形的所述掩模版图进行光学邻近校正。

相较于现有技术，本发明上述各实施方式通过构建辅助图形，对掩模版图形进行构建或校正，使得采用所述掩模版图进行曝光时，能够形成补偿区域，有效地对原有设计图形由于光学效应而产生的曝光失真进行修正，不仅大大简化了校正步骤，节省了大量人力和时间，节约了生产成本，而且以简单的辅助图形设置实现对掩模版图形，尤其是接触孔类型的掩模版图形的校正，提高了生产效率。

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

1.一种掩模版制造方法，其特征在于，包括：

提供掩模版图形，其中，所述掩模版图形包括设计图形和至少一个辅助图形，所述辅助图形的尺寸不超过曝光分辨率，并且所述辅助图形在曝光之后形成对所述设计图形的曝光损失进行补偿的区域；当一个所述设计图形中包括一个所述辅助图形时，所述辅助图形的中心位于所述设计图形的中心；当一个所述设计图形中包括多个所述辅助图形时，所述辅助图形的中心相对于所述设计图形的中心呈中心对称；

根据所述掩模版图，制作掩模版。

2.如权利要求1所述的掩模版制造方法，其特征在于，所述提供掩模版图形包括：

基于设计图形形成位于所述设计图形内部的辅助图形；

根据所述设计图形和所述辅助图形，形成掩模版图形。

3.如权利要求1所述的掩模版制造方法，其特征在于，所述设计图形与所述辅助图形呈相反的透光类型。

4.如权利要求3所述的掩模版制造方法，其特征在于，所述设计图形和所述辅助图形的形成通过采用具有相反曝光类型的光刻胶层为掩模进行刻蚀。

5.如权利要求1所述的掩模版制造方法，其特征在于，所述辅助图形被设置为正方形、矩形、圆形、不规则多边形中的一种或多种形状。

6.如权利要求5所述的掩模版制造方法，其特征在于，所述辅助图形与所述设计图形具有相同的形状。

7.一种掩模版，包括：设计图形，用于根据曝光显影工艺以形成产品图形；其特征在于，所述掩模版图还包括：辅助图形，具有不超过曝光分辨率的尺寸，并且在曝光之后形成对所述设计图形的曝光损失进行补偿的区域；当一个所述设计图形中包括一个所述辅助图形时，所述辅助图形的中心位于所述设计图形的中心；当一个所述设计图形中包括多个所述辅助图形时，所述辅助图形的中心相对于所述设计图形的中心呈中心对称。

8.如权利要求7所述的掩模版，其特征在于，所述设计图形与所述辅助图形呈相反的透光类型。

9.如权利要求7所述的掩模版，其特征在于，所述辅助图形为正方形、矩形、圆形、不规则多边形中的一种或多种形状。

10.如权利要求9所述的掩模版，其特征在于，所述辅助图形与所述设计图形具有相同的形状。

11.一种掩模版图校正方法，用于修正由于掩模版图相较于设计图形所产生的面积减小的失真，包括：

在设计图形中设置辅助图形，所述辅助图形的尺寸不超过曝光分辨率，且所述辅助图形在曝光之后形成补偿区域，用于修正所述设计图形由于失真所带来的面积减小，当一个所述设计图形中包括一个所述辅助图形时，所述辅助图形的中心位于所述设计图形的中心；当一个所述设计图形中包括多个所述辅助图形时，所述辅助图形的中心相对于所述设计图形的中心呈中心对称；

对包括所述设计图形和所述辅助图形的所述掩模版图进行光学邻近校正。