CN104701140B - 双重曝光的图案拆分方法以及系统 - Google Patents

双重曝光的图案拆分方法以及系统 Download PDF

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Abstract

一种双重曝光的图案拆分方法,包括:提供目标图案;定义相互垂直的第一、第二方向;获取接触孔图案尺寸数据以及接触孔图案几何中心到相邻接触孔图案的几何中心在第一方向、第二方向的投影距离;计算得到接触孔图案到相邻接触孔图案的边界距离;对比判断是否将所述接触孔图案拆分至不同的分掩模。本发明还提供一种双重曝光的图案拆分系统,包括位置识别单元、方向定义单元、第一、第二测量单元、计算单元以及比较单元。本发明具有以下优点:获取的边界距离小于现有的拆分方法中接触孔图案几何中心之间的距离,按照所述边界距离与阈值进行比对,能够尽量避免拆分后位于同一分掩模上的接触孔图案之间排列得过于紧密。

Description

双重曝光的图案拆分方法以及系统
技术领域
本发明涉及半导体制造领域,具体涉及一种双重曝光的图案拆分方法以及系统。
背景技术
在半导体的制造过程中,图形化是必不可少的制作流程。在此过程中,需要根据半导体器件设计掩模,所述掩模包括目标图案,然后通过光刻将掩模上的这些目标图案转移到光刻胶上,并对光刻胶进行曝光显影。
然而,由于集成电路的集成度越来越高,其中的半导体器件的特征尺寸越来越小,相应的对制作工艺的要求越来越精密。现有光刻设备所提供的光线波长有其极限,如果掩模上的图案过于接近,将会造成最后转移到半导体器件上的目标图案不能清楚的显现出来,进而使制作的半导体器件产生缺陷。
目标图案不能清楚的显现一般发生在图案的边缘部分,例如,对于一个矩形图案,这种现象发生在矩形的四个角上。为了克服该问题,现有技术通常将掩模上的图案进行光学临近修正(Optical Proximity Correction,OPC)处理,这种方法会在一定程度上将原本的图案扩大。
为此,现有的方法是采用双重曝光(Double Patterning)的方法克服上述问题。这种方法通过计算目标图案中各个图案之间的距离,将原本放在一张掩模上较为密集的目标图案拆分至两张分掩模,分别进行曝光以完成目标图案的转移。
但是,这种拆分方法仍然不能很好的解决掩模上的目标图案过于密集导致转移到半导体器件上的图案不能楚的显现的问题,转移到半导体器件上的目标图案仍然不够理想。
另外,在一些情况下,由于在经过光学临近修正处理时可能将进行掩模规则检查(Mask Rule Check,MRC),导致在光学临近修正处理的过程中需要将考虑MRC的限制,即遵循一定的规则(rule),使得对一些接触孔图案的光学临近修正因违反MRC规则而无法实施,导致这些接触孔图案无法得到修正。
为此,如何合理拆分目标图案,以使拆分后不同分掩模上的目标图案不至于过于密集,成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种双重曝光的图案拆分方法以及系统,以较好的将目标图案拆分至不同的分掩模,使分掩模上的目标图案不至于过于密集,从而提高后续对半导体器件图形化的质量。
为解决上述问题,本发明提供一种双重曝光的图案拆分方法,包括:
提供目标图案,所述目标图案包括若干相互独立的接触孔图案;
在目标图案的平面内定义第一方向以及第二方向,并使所述第一方向以及第二方向相互垂直;
获取所述接触孔图案以及至少一个相邻接触孔图案的尺寸数据;
获取接触孔图案的几何中心到相邻接触孔图案的几何中心在第一方向的投影距离;
获取接触孔图案的几何中心到相邻接触孔图案的几何中心在第二方向的投影距离;
通过所述接触孔图案的尺寸数据、相邻接触孔图案的尺寸数据、所述第一方向的投影距离以及第二方向的投影距离,计算得到所述接触孔图案到相邻接触孔图案的边界距离,所述边界距离为在接触孔图案与相邻接触孔图案沿几何中心连线方向上的边界之间的距离;
将所述边界距离与阈值进行相对大小的比对,以判断是否将所述接触孔图案拆分至不同的分掩模。
可选的,所述接触孔图案为矩形接触孔图案。
可选的,使所述第一方向以及第二方向分别平行矩形接触孔图案的边长。
可选的,获取接触孔图案的尺寸数据的步骤包括:获取所述接触孔图案的至少一个边长的数据;
获取相邻接触孔图案的尺寸数据的步骤包括:获取相邻接触孔图案的至少一个边长的数据。
可选的,计算得到接触孔图案到相邻接触孔图案的边界距离的步骤包括,通过以下公式进行计算得到所述边界距离:
R=[(x)2+(y)2]1/2-2(a+b)*[|x+y|+|x-y|]-1*[(x)2+(y)2]1/2
其中,R表示所述边界距离,x表示所述接触孔图案的几何中心到相邻接触孔图案的几何中心在第一方向的投影距离,y表示接触孔图案的几何中心到相邻接触孔图案的几何中心在第二方向的投影距离,a表示接触孔图案的边长,b表示相邻接触孔图案的边长。
可选的,当x≥y时,所述公式变为:
R=[(x)2+(y)2]1/2-x-1(a+b)*[(x)2+(y)2]1/2
可选的,当x<y时,所述公式变为:
R=[(x)2+(y)2]1/2-y-1(a+b)*[(x)2+(y)2]1/2
可选的,将边界距离与阈值进行比对的步骤还包括以下分步骤:
设置依次增大的第一阈值以及第二阈值;
将边界距离与第一阈值进行比对:如果所述边界距离小于所述第一阈值,则将所述接触孔图案分配至分掩模;如果边界距离大于等于所述第一阈值,则进入将边界距离与第二阈值进行比对的步骤;
将所述边界距离与所述第二阈值进行比对,如果所述边界距离小于所述第二阈值,则将所述接触孔图案分配至不同的分掩模,或者将所述接触孔图案保留在同一分掩模;如果所述边界距离大于所述第二阈值,则将所述接触孔图案保留在同一分掩模。
可选的,所述第一阈值在0.10~0.12微米的范围内。
可选的,所述第二阈值在0.15~0.17微米的范围内。
此外,本发明还提供一种双重曝光的图案拆分系统,包括:
位置识别单元,用于识别目标图案上的各个接触孔图案;
方向定义单元,用于在目标图案的平面内定义相互垂直的第一方向以及第二方向;
第一测量单元,用于测量经过所述位置识别单元识别后的接触孔图案的尺寸数据以及至少一个相邻接触孔图案的尺寸数据;
第二测量单元,用于测量接触孔图案的几何中心到相邻接触孔图案的几何中心在第一方向的投影距离,还用于测量接触孔图案的几何中心到相邻接触孔图案的几何中心在第二方向的投影距离;
计算单元,能够通过所述接触孔图案的尺寸数据、相邻接触孔图案的尺寸数据、所述第一方向的投影距离以及第二方向的投影距离,计算得到所述接触孔图案到相邻接触孔图案的边界距离,所述边界距离为在接触孔图案与相邻接触孔图案沿几何中心连线方向上的边界之间距离;
比较单元,所述比较单元包括预先设定的阈值,所述比较单元用于将计算单元得到的边界距离与所述阈值进行相对大小的比较,以判断是否将所述接触孔图案分配至分掩模。
可选的,所述接触孔图案为矩形接触孔图案,所述方向定义单元所定义的第一方向、第二方向分别平行矩形接触孔图案的边长。
与现有技术相比,本发明的技术方案具有以下优点:
通过获取所述接触孔图案的尺寸数据以及接触孔图案之间的投影距离,得到接触孔图案到相邻接触孔图案的边界距离;由于所述边界距离小于现有的拆分方法中接触孔图案几何中心之间的距离,按照所述边界距离与阈值进行比对,能够尽量避免拆分后位于同一分掩模上的接触孔图案之间排列过密的问题。
附图说明
图1是本发明一种双重曝光的图案拆分方法在具体实施时的流程示意图;
图2以及图3是图1中实施例的目标图案的示意图;
图4以及图5是图2中将所述目标图案拆分后的两个分掩模;
图6为本发明一种双重曝光的图案拆分系统在具体实施例的示意图。
具体实施方式
现有技术中,为了避免掩模上的图案过于密集,通常通过双重曝光工艺将目标图案拆分至不同的分掩模。
然而,现有的拆分方法为分别取得接触孔图案及其相邻的若干接触孔图案中心点之间的距离,然后将这段距离与阈值进行比对从而判断是否拆分这两个接触孔图案。但是,由于这种拆分方法将接触孔图案中心点至其自身边缘之间的距离也计算在内,使得计算得到的中心点之间的最小距离可能并不是这些接触孔图案的边缘之间的最小距离,进而导致边缘较为接近的若干接触孔图案可能会被分配至同一分掩模。
在这种情况下,这些边缘较为接近的接触孔图案在经过光学临近修正处理后,边缘将更为接近。
为此,本发明提供一种双重曝光的图案拆分方法,参考图1为本发明在实施例中的流程示意图,包括以下步骤:
步骤S1,提供目标图案,所述目标图案包括若干相互独立的矩形接触孔图案;
步骤S2,在目标图案的平面内定义经过所述矩形接触孔图案的几何中心的水平方向以及竖直方向,所述水平方向以及竖直方向相互垂直;
步骤S3,获取所述矩形接触孔图案以及至少一个相邻矩形触孔图案的边长;
步骤S4,获取矩形接触孔图案的几何中心到相邻矩形接触孔图案的几何中心在水平方向的投影距离;
步骤S5,获取矩形接触孔图案的几何中心到相邻矩形接触孔图案的几何中心在竖直方向的投影距离;
步骤S6,通过所述矩形接触孔图案的边长、相邻矩形触孔图案的边长、所述水平方向的投影距离以及竖直方向的投影距离,计算得到所述矩形接触孔图案到相邻矩形接触孔图案的边界距离,所述边界距离为在矩形接触孔图案与相邻接触孔图案沿几何中心的连线方向上的边界之间的距离;
步骤S7,将所述边界距离与阈值进行相对大小的比对,以判断是否将所述矩形接触孔图案拆分至不同的分掩模。
通过上述步骤,得到所述矩形接触孔图案之间的边界距离,由于计算省去了相邻的矩形接触孔图案之间的几何中心连线在各自图案区域内的部分,判断若干矩形接触孔图案的边界之间的距离与阈值之间的相对大小,而图案模糊的情况发生在矩形接触孔图案边缘部分,比较所述边界距离将更加接近实际曝光过程中图案边缘部分相互影响的情形,从而使目标图案的拆分更加准确,尽量避免了拆分后的分模板上的矩形接触孔图案的边缘仍然较为紧密的情况。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参考图2以及图3,为本实施例中目标图案的示意图。
执行步骤S1,提供目标图案50,所述目标图案50包括若干相互独立的矩形接触孔图案;
在本实施例中,这些接触孔图案均为矩形接触孔。
执行步骤S2,在目标图案50的平面内定义经过所述矩形接触孔图案100(还包括矩形接触孔图案100相邻的矩形接触孔图案200)的几何中心的水平方向(如图3中水平虚线)以及竖直方向(如图3中竖直虚线),所述水平方向以及竖直方向相互垂直。
需要说明的是,所述矩形接触孔图案100为随机选定。
继续执行步骤S3,获取所述矩形接触孔图案100以及至少一个相邻矩形触孔图案(在本实施例中为所述矩形接触孔图案200)的边长。
在本实施例中,可以采用近似方法将所述接触孔图案100以及相邻的矩形触孔图案看作正方形,即获取所述接触孔图案100以及相邻的矩形触孔图案的任意一边的边长。
其中,所述矩形接触孔图案100在竖直方向的边长为b0,矩形接触孔图案200在竖直方向的边长为a0
执行步骤S4,获取矩形接触孔图案100的几何中心到相邻矩形接触孔图案200的几何中心在水平方向的投影距离x(见图3)。
继续执行步骤S5,获取矩形接触孔图案100的几何中心到相邻矩形接触孔图案200的几何中心在竖直方向的投影距离y(见图3)。
执行步骤S6,通过所述矩形接触孔图案以及相邻矩形触孔图案的边长b0以及a0、所述水平方向的投影距离x以及竖直方向的投影距离y,计算得到所述矩形接触孔图案100到相邻矩形接触孔图案200的边界距离R;所述边界距离R为在矩形接触孔图案100以及200沿几何中心的连线方向上的边界之间的距离。
在本实施例中,通过以下公式得到所述边界距离R:
R=[(x)2+(y)2]1/2-2(a+b)*[|x+y|+|x-y|]-1*[(x)2+(y)2]1/2
当x≥y时,所述公式变为:
R=[(x)2+(y)2]1/2-x-1(a+b)*[(x)2+(y)2]1/2
其中,当y=0时,也就是说,所述矩形接触孔图案100以及200在同一条水平线上时,边界距离R=x-a-b。
当x<y时,所述公式变为:
R=[(x)2+(y)2]1/2-y-1(a+b)*[(x)2+(y)2]1/2
其中,当x=0时,也就是说,所述矩形接触孔图案100以及200在同一条竖直线上时,边界距离R=y-a-b。
通过本步骤S6,得到一个矩形接触孔图案到相邻若干矩形接触孔图案之间的多个边界距离R(见图3)。
由上述公式可以看出,所述边界距离R为两个接触孔图案100以及200之间几何中心的连线(公式中用[(x)2+(y)2]1/2表示)减去所述连线位于接触孔图案100以及200边界内的部分Z1、Z2(公式中用y(a+b)[(x)2+(y)2]-1/2表示),这样的好处在于,由于目标图案不能清楚显现的情况一般发生在接触孔图案的边缘部分,在计算两个接触孔图案之间的“距离”时,省去了表示上述“距离”的线段在接触孔图案内的部分,这样有助于得到更加精确的结果,相对于现有技术中直接计算接触孔图案中心点之间的连线长度的方法,本发明能够尽量避免分至同一分掩模的接触孔图案的边缘之间距离较小的情况,从而避免了所述边缘之间距离较小而引起的图形不清楚的问题,进而增加了区分精度。
执行步骤S7,将所述边界距离分别与阈值进行相对大小的比对,以判断是否将所述矩形接触孔图案拆分至不同的分掩模。
在本实施例中,进行比对和判断的步骤包括下分步骤:
步骤S71,设置依次增大的第一阈值以及第二阈值;
步骤S72,将边界距离R与第一阈值进行比对:如果所述边界距离R小于所述第一阈值,则将所述接触孔图案分配至分掩模;如果边界距离R大于等于所述第一阈值,则进入步骤S73;
步骤S73,将所述边界距离R与所述第二阈值进行比对,如果所述边界距离R小于所述第二阈值,则将所述接触孔图案分配至不同的分掩模,或者将所述接触孔图案保留在同一分掩模;如果所述边界距离R大于所述第二阈值,则将所述接触孔图案保留在同一分掩模。
通过上述步骤,以将不同的接触孔图案分配至不同的分掩模,或者将所述接触孔图案保留在同一分掩模。
在本实施例中,所述第一阈值为0.11微米,所述第二阈值为0.16微米。但是,本发明对所述第一阈值以及第二阈值的大小不做限制,在制作不同尺寸的半导体的情况下,所述第一阈值以及第二阈值的大小可以根据实际情况做出相应的调整。例如,第一阈值可以在0.10~0.12微米的范围内,第二阈值可以在0.15~0.17微米的范围内。
参考图4以及图5,为将所述目标图案50拆分后的两个分掩模图案51以及52。比如接触孔图案501和502,这两个接触孔图案原本位于同一目标图案中,即使这两个接触孔图案在现有技术中,它们因为几何中心的连线长度大于所规定的阈值而没有被拆分开来。
但是,采用本发明所述的方法拆分后,目标图案上的两个边界距离R较为接近的接触孔图案能够被拆分至不同的分掩模上,使得位于同一分掩模上的接触孔图案的边缘之间的距离相对于现有技术更大,进一步避免了拆分后同一分掩模上的接触孔图案之间排列过于紧密,导致不利于后续进行光学临近修正处理的情况。
需要说明的是,上述实施例是以矩形接触孔图案为例进行说明,但是本发明对此不作限制,在其他实施例中还可以是其他图案的接触孔(如圆形接触孔)。采用与上述实施例类似的,基于边界距离进行是否拆分图案的判断,可以减少分掩模中图案过密的问题。
此外,参考图6,本发明还提供一种双重曝光的图案拆分系统,包括:
位置识别单元60,用于识别目标图案上的各个接触孔图案;
方向定义单元61:用于在目标图案的平面内定义相互垂直的第一方向以及第二方向;在本实施例中,所述第一方向以及第二方向经过所述接触孔图案的几何中心;
第一测量单元62:用于测量经过所述位置识别单元60识别后的接触孔图案的尺寸数据以及至少一个相邻接触孔图案的尺寸数据;
第二测量单元63:用于测量接触孔图案的几何中心到相邻接触孔图案的几何中心在第一方向(参考图3中的距离x所在的水平方向)的投影距离,还用于测量接触孔图案的几何中心到相邻接触孔图案的几何中心在第二方向(参考图3中的距离y所在的竖直方向)的投影距离;
计算单元64,能够通过所述接触孔图案的尺寸数据、相邻接触孔图案的尺寸数据、所述第一方向的投影距离以及第二方向的投影距离,计算得到所述接触孔图案到相邻接触孔图案的边界距离,所述边界距离为在接触孔图案与相邻接触孔图案沿几何中心连线方向上的边界之间距离R(参考图3,图3中仅示出一个边界距离R);
比较单元65,所述比较单元65包括预先设定的阈值,所述比较单元65用于将计算单元64得到的边界距离R与所述阈值进行相对大小的比较,以判断是否将所述接触孔图案分配至分掩模。
需要说明的是,本实施例的图案拆分系统可以但不限于实施上述的图案拆分方法。
虽然本发明披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (12)

1.一种双重曝光的图案拆分方法,其特征在于,包括:
提供目标图案,所述目标图案包括若干相互独立的接触孔图案;
在目标图案的平面内定义第一方向以及第二方向,并使所述第一方向以及第二方向相互垂直;
获取所述接触孔图案以及至少一个相邻接触孔图案的尺寸数据;
获取接触孔图案的几何中心到相邻接触孔图案的几何中心在第一方向的投影距离;
获取接触孔图案的几何中心到相邻接触孔图案的几何中心在第二方向的投影距离;
通过所述接触孔图案的尺寸数据、相邻接触孔图案的尺寸数据、所述第一方向的投影距离以及第二方向的投影距离,计算得到所述接触孔图案到相邻接触孔图案的边界距离,所述边界距离为在接触孔图案与相邻接触孔图案沿几何中心连线方向上的边界之间的距离;
将所述边界距离与阈值进行相对大小的比对,以判断是否将所述接触孔图案拆分至不同的分掩模。
2.根据权利要求1所述的图案拆分方法,其特征在于,所述接触孔图案为矩形接触孔图案。
3.根据权利要求2所述的图案拆分方法,其特征在于,使所述第一方向以及第二方向分别平行矩形接触孔图案的边长。
4.根据权利要求2所述的图案拆分方法,其特征在于,
获取接触孔图案的尺寸数据的步骤包括:获取所述接触孔图案的至少一个边长的数据;
获取相邻接触孔图案的尺寸数据的步骤包括:获取相邻接触孔图案的至少一个边长的数据。
5.根据权利要求3所述的图案拆分方法,其特征在于,计算得到接触孔图案到相邻接触孔图案的边界距离的步骤包括,通过以下公式进行计算得到所述边界距离:
R=[(x)2+(y)2]1/2-2(a+b)*[|x+y|+|x-y|]-1*[(x)2+(y)2]1/2
其中,R表示所述边界距离,x表示所述接触孔图案的几何中心到相邻接触孔图案的几何中心在第一方向的投影距离,y表示接触孔图案的几何中心到相邻接触孔图案的几何中心在第二方向的投影距离,a表示接触孔图案的边长,b表示相邻接触孔图案的边长。
6.根据权利要求5所述的图案拆分方法,其特征在于,当x≥y时,所述公式变为:
R=[(x)2+(y)2]1/2-x-1(a+b)*[(x)2+(y)2]1/2
7.根据权利要求5所述的图案拆分方法,其特征在于,当x<y时,所述公式变为:
R=[(x)2+(y)2]1/2-y-1(a+b)*[(x)2+(y)2]1/2
8.根据权利要求1所述的图案拆分方法,其特征在于,将边界距离与阈值进行比对的步骤还包括以下分步骤:
设置依次增大的第一阈值以及第二阈值;
将边界距离与第一阈值进行比对:如果所述边界距离小于所述第一阈值,则将所述接触孔图案分配至分掩模;如果边界距离大于等于所述第一阈值,则进入将边界距离与第二阈值进行比对的步骤;
将所述边界距离与所述第二阈值进行比对,如果所述边界距离小于所述第二阈值,则将所述接触孔图案分配至不同的分掩模,或者将所述接触孔图案保留在同一分掩模;如果所述边界距离大于所述第二阈值,则将所述接触孔图案保留在同一分掩模。
9.根据权利要求8所述的图案拆分方法,其特征在于,所述第一阈值在0.10~0.12微米的范围内。
10.根据权利要求8所述的图案拆分方法,其特征在于,所述第二阈值在0.15~0.17微米的范围内。
11.一种双重曝光的图案拆分系统,其特征在于,包括:
位置识别单元,用于识别目标图案上的各个接触孔图案;
方向定义单元,用于在目标图案的平面内定义相互垂直的第一方向以及第二方向;
第一测量单元,用于测量经过所述位置识别单元识别后的接触孔图案的尺寸数据以及至少一个相邻接触孔图案的尺寸数据;
第二测量单元,用于测量接触孔图案的几何中心到相邻接触孔图案的几何中心在第一方向的投影距离,还用于测量接触孔图案的几何中心到相邻接触孔图案的几何中心在第二方向的投影距离;
计算单元,能够通过所述接触孔图案的尺寸数据、相邻接触孔图案的尺寸数据、所述第一方向的投影距离以及第二方向的投影距离,计算得到所述接触孔图案到相邻接触孔图案的边界距离,所述边界距离为在接触孔图案与相邻接触孔图案沿几何中心连线方向上的边界之间距离;
比较单元,所述比较单元包括预先设定的阈值,所述比较单元用于将计算单元得到的边界距离与所述阈值进行相对大小的比较,以判断是否将所述接触孔图案分配至分掩模。
12.根据权利要求11所述的图案拆分系统,其特征在于,所述接触孔图案为矩形接触孔图案,所述方向定义单元所定义的第一方向、第二方向分别平行矩形接触孔图案的边长。
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