CN102486606A - 光刻方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光刻方法，该方法包括：对原始目标图案进行预处理，形成二次目标图案，所述二次目标图案不包括直角转角；对二次目标图案进行OPC处理，形成修改后的二次目标图案；按照修改后的二次目标图案在掩膜版上形成掩膜版图案；根据掩膜版图案对晶片上的PR进行曝光和显影，形成光刻图案。采用本发明公开的方法能够降低光刻图案的失真程度。

Description

光刻方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种光刻方法。

背景技术

随着半导体制造工艺的发展，半导体芯片向高集成度的方向发展，而半导体芯片的集成度越高，则半导体器件的关键尺寸(CD)越小。

在半导体制造工艺中，其中一个重要的工艺就是光刻，光刻是将掩膜版上的图案转移为晶片上的光刻图案的工艺过程，因此光刻的质量会直接影响到最终形成的芯片的性能。

然而，在实际应用中，在对高密度的掩膜版图案进行曝光，以进行图案转移时，很容易产生光学临近效应(OPE)。OPE的主要表现为：光刻图案的直角转角被圆形化、光刻图案的直线线宽增加或缩减等。OPE的主要产生原因是：掩膜版上距离非常近的图形被转移成光刻图案的过程中，距离非常近的图形的光波相互作用，例如干涉或衍射，而造成最终形成的光刻图案与掩膜版图案不一致，使得光刻图案失真。

为了避免由于OPE导致的光刻图案失真，现有技术采用了光学临近修正(OPC)方法。OPC的基本原理是：对掩膜版图案进行预先的修改，使得修改的量能尽量弥补OPE造成的缺陷，然后将经过修改的掩膜版图案再转移到晶片上形成光刻图案。

图1为现有技术中光刻方法的示意图。如图1所示，现有技术中通过计算机系统来实现OPC处理，首先向计算机系统输入原始目标图案，原始目标图案是指理想的图案，然后采用一系列算法或方法对原始目标图案进行修改即OPC处理，现有技术中提出了多种修改的算法或方法，例如，在距离非常近的图形之间增加辅助图形，所述辅助图形可以为亚衍射散射条，用于减弱距离非常近的图形之间的光波的互相作用，其次按照修改后的原始目标图案制作掩膜版，将修改后的原始目标图案转换为掩膜版图案，最后通过曝光、显影的方法将掩膜版上的图案转移为晶片上的光刻图案。

然而，OPC只是通过修改掩膜版上的图案的来尽量弥补OPE造成的缺陷，并不能完全克服OPE的缺陷，在实际应用中，光刻图案和原始目标图案之间还是存在差异。图2为现有技术中原始目标图案和光刻图案的轮廓线示意图，图2中的左图为原始目标图案的轮廓线示意图，左图仅截取一段图形作为原始目标图案的轮廓线，将原始目标图案的轮廓线记为若干条直线段组成，例如F1～F8，图2中的右图为光刻图案的轮廓线示意图，光刻图案的轮廓线包括若干条直线段或曲线段或带有波纹的直线段，例如C1～C6。通过对比左图和右图，可以看出，经OPC处理后，直角转角被圆形化的情况没有被完全克服，而且在C2和C5处产生了波纹现象，即应该为直线段却不是直线段，该波纹的产生是由于OPC处理时加强成像较小特征所需的高空间频率而自然产生的附加效应，也就是说，为了加强原始目标图案中的直角转角特征，所带来的附加效应就是使得直角转角附近的图形(例如线段F2、F7)出现失真。总之，在现有技术的光刻方法中，即使经OPC处理后，光刻图案和原始目标图案相比，光刻图案还是存在一定程度的失真。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种光刻方法，能够降低光刻图案的失真程度。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种光刻方法，该方法包括：

对原始目标图案进行预处理，形成二次目标图案，所述二次目标图案不包括直角转角；

对二次目标图案进行光学临近修正OPC处理，形成修改后的二次目标图案；

按照修改后的二次目标图案在掩膜版上形成掩膜版图案；

根据掩膜版图案对晶片上的光阻胶PR进行曝光和显影，形成光刻图案。

所述预处理的方法包括：

在原始目标图案的轮廓线上采集多个点作为采样点；

获取每个采样点的光强；

将光强大于预先设置的光强阈值的采样点作为拟合点；

根据拟合点，采用最小二乘方法进行曲线拟合，将所拟合的曲线作为二次目标图案的轮廓线，二次目标图案的轮廓线围绕而成的图形为二次目标图案。

所述预处理的方法进一步包括：在原始目标图案的轮廓线上采集多个点作为采样点之前，预先设定采样频率；

所述采集点按照采样频率所采集。

获取采样点的光强的方法包括：

采用当前光刻设备对原始目标图案进行照射，量测每个采样点的光强；

或，

根据当前光刻设备的基本参数建立光刻设备的数学模型，根据数学模型和采样点在原始目标图案的轮廓线上的位置计算采样点的光强。

所述预处理的方法进一步包括：

将所拟合的曲线作为二次目标图案的轮廓线之后，相对于原始目标图案的位置对二次目标图案的轮廓线进行平移，丢弃超出原始目标图案的轮廓线以外的二次目标图案的轮廓线，保留原始目标图案的轮廓线所包围的二次目标图案的轮廓线。

所述平移为：基于原始目标图案的位置向左、右、上或下平移。

根据本发明所提供的技术方案，首先对原始目标图案进行了预处理形成不包括直角转角的二次目标图案，然后再对二次目标图案进行OPC处理形成修改后的二次目标图案，然后按照修改后的二次目标图案在掩膜版上形成掩膜版图案，最后根据掩膜版图案对晶片上的PR进行曝光和显影，形成光刻图案。由于二次目标图案不具备直角转角特征，因此在进行OPC处理时，避免了现有技术中由于加强直角转角特征所带来的直角转角附近的图形出现波纹现象的问题，降低了光刻图案的失真程度。

附图说明

图1为现有技术中光刻方法的示意图。

图2为现有技术中原始目标图案和光刻图案的轮廓线示意图。

图3为本发明所提供的一种光刻方法的实施例的流程图。

图4为本发明中原始目标图案、二次目标图案和光刻图案的轮廓线的实施例的示意图。

图5为本发明中光刻方法的示意图。

图6为本发明中原始目标图案、二次目标图案和光刻图案的轮廓线的又一实施例的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明所述方案作进一步地详细说明。

本发明的核心思想为：现有技术中对原始目标图案直接进行OPC处理，将处理后的图案作为掩膜版图案，由于OPC处理时加强了原始目标图案中的直角转角特征，所带来的附加效应就是使得直角转角附近的图形可能出现失真；而在本发明中，首先对原始目标图案进行了预处理形成不包括直角转角的二次目标图案，然后再对二次目标图案进行OPC处理，由于二次目标图案不具备直角转角特征，因此在进行OPC处理时，避免了由于加强直角转角特征所带来的直角转角附近的图形出现失真的问题。

图3为本发明所提供的一种光刻方法的实施例的流程图。图4为本发明中原始目标图案、二次目标图案和光刻图案的轮廓线的实施例的示意图，图4的左图为原始目标图案，图4的中图为二次目标图案，图4的右图为光刻图案。

如图3和图4所示，该方法包括：

步骤301，对原始目标图案进行预处理，形成二次目标图案。

下面对步骤301中的预处理方法进行介绍。

预处理的方法包括：

首先，在原始目标图案的轮廓线上采集多个点作为采样点，优选地，预先还设定有采样频率，以对轮廓线上的点进行采集，如果实际情况允许，采样频率越高则后续拟合结果越精确。

其次，获取每个采样点的光强。

现有技术中已提供了获取采样点的光强的方法，例如，获取光强的方法可以为：采用当前光刻设备对原始目标图案进行照射，量测每个采样点的光强，或者，根据当前光刻设备的基本参数，例如光源波长、光学系统的数值孔径、照明的相干系数等建立光刻设备的数学模型，根据数学模型和采样点在原始目标图案的轮廓线上的位置计算采样点的光强。

由于现有技术中已提供了获取采样点的光强的方法，此处不再详细介绍。

然后，将光强大于预先设置的光强阈值D的采样点作为拟合点。

光强阈值D的具体数值没有限定，在实际应用中，根据原始目标图案中直角转角数量的多少、原始目标图案中图形的疏密程度等因素，光强阈值D的取值都会有所不同。

最后，根据拟合点，采用最小二乘方法进行曲线拟合，将所拟合的曲线作为二次目标图案的轮廓线，轮廓线围绕而成的图形为二次目标图案。

其中，根据拟合点进行拟合的具体方法可参考现有技术中内容。

经拟合后，二次目标图案的轮廓线为高阶函数曲线。

经过上述预处理的二次目标图案不包括直角转角。

步骤302，对二次目标图案进行OPC处理，形成修改后的二次目标图案。

OPC处理的方法可参考现有技术的内容。

本步骤与现有技术的区别在于，现有技术是对原始目标图案进行OPC处理，得到修改后的原始目标图案，本步骤是对二次目标图案进行OPC处理，得到修改后的二次目标图案，OPC处理的方法和现有技术完全相同，例如，在OPC处理时依然会加强成像较小特征所需的高空间频率，但是，预处理的二次目标图案已不具备直角转角，也就是说，在进行预处理之前，原本的直角转角是具有较小成像特征的图形的子集，进行预处理之后，具有较小成像特征的图形已不包括原本的直角转角，因此避免了在原本的直角转角区域出现失真。

步骤303，按照修改后的二次目标图案在掩膜版上形成掩膜版图案。

步骤304，根据掩膜版图案对晶片上的光阻胶(PR)进行曝光和显影，形成光刻图案。

上述步骤303中所涉及的形成掩膜版图案的方法以及步骤304中所涉及的形成光刻图案的方法均与现有技术相同，此处不再详述。

至此，本流程结束。

为了与现有技术的光刻方法进行清楚地对比，图5为本发明中光刻方法的示意图。对比图1和图5，可以看出，本发明和现有技术的主要区别点在于：现有技术中对原始目标图案直接进行OPC处理，将处理后的图案作为掩膜版图案，由于OPC处理时加强了原始目标图案中的直角转角特征，所带来的附加效应就是使得直角转角附近的图形可能出现失真；而在本发明中，首先对原始目标图案进行了预处理形成二次目标图案，然后再对二次目标图案进行OPC处理，由于二次目标图案不具备直角转角特征，因此在进行OPC处理时，尽量避免了由于加强直角转角特征所带来的直角转角附近的图形出现失真的问题，也就是说，在光刻图案的轮廓线上，直角转角附近的图形已基本克服了波纹现象。

在实际应用中，我们只能尽量使得光刻图案和原始目标图案接近，但是，光刻图案和原始目标图案之间的误差总是存在的，也就是说，我们只能尽量降低光刻图案的失真程度。

另外，我们还可进一步对光刻图案进行优化。

步骤304执行完毕后，在光刻图案的轮廓线上，直角转角附近的图形已基本克服了波纹现象，我们还可进一步对光刻图案的轮廓线进行调整。

图6为本发明中原始目标图案、二次目标图案和光刻图案的轮廓线的又一实施例的示意图，按照从左到右的顺序分别记作图6的第一、二、三、四幅图，图6中的第一幅图为原始目标图案，同图4的左图，第二幅图为二次目标图案，同图4的中图，第三幅图为调整后的目标图案，第四幅图为光刻图案。

为了使得光刻图案更加接近原始目标图案，还可对预处理后的二次目标图案进行调整，该方法进一步包括，得到二次目标图案的轮廓线后，对二次目标图案的轮廓线进行调整，所述调整为：基于原始目标图案的位置向左、右、上或下平移，平移的幅度或距离根据实际情况而定，调整后丢弃超出原始目标图案的轮廓线以外的二次目标图案的轮廓线，保留原始目标图案的轮廓线所包围的二次目标图案的轮廓线，保留的轮廓线切割原始目标图案所形成的图案为OPC的处理对象，然后执行步骤302。

图6所示是二次目标图案的轮廓线向上平移的情况，图6中的第三幅图为向上平移后的二次目标图案的轮廓线，虚线所示区域为原始目标图案的轮廓线所在的区域，丢弃超出原始目标图案的轮廓线以外的二次目标图案的轮廓线，保留原始目标图案的轮廓线所包围的二次目标图案的轮廓线，保留的轮廓线切割原始目标图案所形成的图案为OPC处理对象，OPC处理后得到修改后的二次目标图案，再依次按照修改后的二次目标图案形成掩膜版图案、根据掩膜版图案形成光刻图案(即图6中的第四幅图)。

由上述的技术方案可见，本发明所提供的一种光刻方法包括：首先对原始目标图案进行了预处理形成二次目标图案，然后再对二次目标图案进行OPC处理形成修改后的二次目标图案，然后按照修改后的二次目标图案在掩膜版上形成掩膜版图案，最后根据掩膜版图案对晶片上的PR进行曝光和显影，形成光刻图案。由于二次目标图案不具备直角转角特征，因此在进行OPC处理时，避免了现有技术中由于加强直角转角特征所带来的直角转角附近的图形出现波纹现象的问题，降低了光刻图案的失真程度。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种光刻方法，该方法包括：

对原始目标图案进行预处理，形成二次目标图案，所述二次目标图案不包括直角转角；

对二次目标图案进行光学临近修正OPC处理，形成修改后的二次目标图案；

按照修改后的二次目标图案在掩膜版上形成掩膜版图案；

根据掩膜版图案对晶片上的光阻胶PR进行曝光和显影，形成光刻图案。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预处理的方法包括：

在原始目标图案的轮廓线上采集多个点作为采样点；

获取每个采样点的光强；

将光强大于预先设置的光强阈值的采样点作为拟合点；

根据拟合点，采用最小二乘方法进行曲线拟合，将所拟合的曲线作为二次目标图案的轮廓线，二次目标图案的轮廓线围绕而成的图形为二次目标图案。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预处理的方法进一步包括：在原始目标图案的轮廓线上采集多个点作为采样点之前，预先设定采样频率；

所述采集点按照采样频率所采集。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，获取采样点的光强的方法包括：

采用当前光刻设备对原始目标图案进行照射，量测每个采样点的光强；

或，

根据当前光刻设备的基本参数建立光刻设备的数学模型，根据数学模型和采样点在原始目标图案的轮廓线上的位置计算采样点的光强。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预处理的方法进一步包括：

将所拟合的曲线作为二次目标图案的轮廓线之后，相对于原始目标图案的位置对二次目标图案的轮廓线进行平移，丢弃超出原始目标图案的轮廓线以外的二次目标图案的轮廓线，保留原始目标图案的轮廓线所包围的二次目标图案的轮廓线。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述平移为：基于原始目标图案的位置向左、右、上或下平移。

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