CN106154736A - 提升图案精密度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种提升图案精密度的方法，包括下列步骤。提供目标图案。将目标图案分解成多个分割图案。分别由多个分割图案产生多个光致抗蚀剂强度分布。处理多个分割图案的多个光致抗蚀剂强度分布，得到光致抗蚀剂强度分布图像。根据光致抗蚀剂强度分布图像定义高感光区域以及强度不足区域。修正所述光致抗蚀剂强度分布图像的强度不足区域。根据修正后的光致抗蚀剂强度分布图像得到结果图案。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体制作工艺，且特别是有关于一种提升图案精密度的方法。
背景技术
随着半导体制作工艺技术的快速发展，为了增进元件的速度与效能，整个电路元件的尺寸必须不断缩小，且元件的集成度也必须持续不断地提升。一般来说，在半导体均趋向缩小电路元件的设计发展下，光刻制作工艺在整个制作工艺中占有举足轻重的地位。
光刻制作工艺是先在晶片表面上形成一层感光的光致抗蚀剂材料层。然后，依序进行光致抗蚀剂曝光步骤及显影步骤，以利用光掩模上的图案将所欲的图案转移至晶片表面的光致抗蚀剂材料层，而形成所欲的光致抗蚀剂图案。
在元件的线宽以及间距缩小的趋势下，容易造成在曝光步骤中图案转移发生偏差的情况，也就是所谓的光学邻近效应(optical proximity effect,OPE)。由于光刻成像的精确度会直接影响到产品的良率，为了解决此问题，一些提高光掩模分辨率的方法被不断地提出来。举例来说，使用光学邻近校正法(optical proximity correction,OPC)进行光掩模图案的修正，其主要目的就是用来消除因光学邻近效应所造成的关键尺寸偏差现象，亦即用来减少光致抗蚀剂图案与光掩模图案之间的偏差。
一般而言，可通过人工OPC修正(manual OPC)来完成关键图案的最佳化。例如在光掩模图案上放置一些图案块，并根据想要的结果图案，检验各图案块放置位置，找出适当的图案块放置位置。如此将花费大量的时间与制作工艺成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提升图案精密度的方法，提升图案精密度的同时还能够减少建立光学邻近校正模型的时间，可有助于节省制作工艺成本。
为达上述目的，本发明的提升图案精密度的方法，包括下列步骤。提供目标图案。将目标图案分解成多个分割图案。分别由多个分割图案产生多个光致抗蚀剂强度分布。处理多个分割图案的多个光致抗蚀剂强度分布，得到光致抗蚀剂强度分布图像。根据光致抗蚀剂强度分布图像定义高感光区域以及强度不足区域。修正所述光致抗蚀剂强度分布图像的强度不足区域。根据修正后的光致抗蚀剂强度分布图像得到结果图案。
在本发明的一实施例中，上述将目标图案分解成多个分割图案的步骤包括：将目标图案分解成主要图案与次要图案。
在本发明的一实施例中，上述处理多个分割图案的多个光致抗蚀剂强度分布，得到光致抗蚀剂强度分布图像的步骤包括：将主要图案的光致抗蚀剂强度分布叠加次要图案的光致抗蚀剂强度分布。
在本发明的一实施例中，上述根据光致抗蚀剂强度分布图像定义高感光区域以及强度不足区域的步骤包括：将光致抗蚀剂强度分布图像与目标图案的光致抗蚀剂强度分布图像相互比较。
在本发明的一实施例中，上述修正光致抗蚀剂强度分布图像的强度不足区域的步骤包括进行人工OPC修正。
在本发明的一实施例中，上述修正光致抗蚀剂强度分布图像的强度不足区域的步骤包括进行模型OPC修正。
在本发明的一实施例中，上述目标图案为具有端盖结构的图案，主要图案为线状图案，次要图案为岛状图案。采用“NOT”布林运算，将主要图案的光致抗蚀剂强度分布与次要图案的光致抗蚀剂强度分布叠加在一起。
在本发明的一实施例中，上述目标图案为具有端盖结构的图案，主要图案为线状图案，次要图案为洞状图案。采用“AND”布林运算，将主要图案的光致抗蚀剂强度分布与次要图案的光致抗蚀剂强度分布叠加在一起。
本发明的提升图案精密度的方法中，将由多个分割图案的光致抗蚀剂强度分布叠加而成的光致抗蚀剂强度分布图像与初始图案的光致抗蚀剂强度分布图像与相互比对，来进行OPC修正，免除复杂的运算推论，因此在提升图案精密度的同时还能够减少建立光学邻近校正模型的时间，可有助于节省制作工艺成本。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明的实施例的制作光掩模的步骤流程图；
图2为本发明的实施例的光掩模合成处理的步骤流程图；
图3为由具有初始图案的光掩模所获得的在晶片上的光致抗蚀剂图案的照片图；
图4为目标图案的设计图；
图5为初始图案基本精准度改善方案示意图；
图6A为目标图案示意图；
图6B为主要图案示意图；
图6C为次要图案示意图；
图7A及图7B分别为分割图案的光致抗蚀剂强度分布的示意图；
图8A为经叠加处理的光致抗蚀剂强度分布图像；
图8B为初始图案的光致抗蚀剂强度分布图像；
图9A为现有的OPC的光掩模布局示意图；
图9B为本发明的OPC的光掩模布局示意图；
图10为由本发明的方法所得到的光掩模所获得的在晶片上的光致抗蚀剂图案的照片图。
符号说明
S100、S200、S202、S204、S206、S208、S210、S212、S214、S216、S218、S220、S222、S224、S226、S228、S300、S400、S500：步骤
502：光致抗蚀剂图案
504：光掩模图案
506：图案块
600：目标图案
602：主要图案
604：次要图案
900、906：修正图案
902、908：结果图案
904、910：模拟图案
具体实施方式
图1是依照本发明的实施例的制作光掩模的步骤流程图。图2所绘示依照本发明的实施例的光掩模合成处理的步骤流程图。
请参照图1，在步骤S100中，提供设计图案。此设计图案是原设计的线路布局图案的原始绘图数据，其例如是用来描述待转移至晶片上的集成电路布局的几何图案。在一实施例中，设计图案包括不同关键尺寸、不同图案密度及不同线宽间距的几何图案等数据。在下文中，以制作出具有端盖形状的图案为例，但本发明不限于此。
接着，在步骤S200中，进行光掩模合成处理。亦即，根据设计图案，进行光掩模的光学邻近效应修正(OPC)。将欲曝光在芯片的半导体基底上的原始图案，利用电脑和套装软件运算加以计算修正，再将此结果图形输入电脑存档。根据光学邻近效应修正(OPC)所得到的结果图形制作于光掩模上，光束通过此光掩模投影在半导体基底上的图案可与原始图案几乎相同。最初作成的光掩模上的图案，在下文中称为初始图案。在此，根据图2以进一步说明本发明的光掩模合成处理。
请参照图2，步骤S202中，提供初始图案。根据设计图案所制作出来的初始图案，此初始图案具有精准度的问题。将初始图案转移到光致抗蚀剂层，得到光致抗蚀剂图案。图3所绘示为由具有初始图案的光掩模所获得的在晶片上的光致抗蚀剂图案的照片图。如图3所示，在晶片上的光致抗蚀剂图案的端盖结构具有尖锐形状，而端盖结构的外形优选是圆弧形状。因此，晶片上的光致抗蚀剂图案具有精准度的问题，表示光掩模上的设计图案需要进一步修正。
步骤S204中，提供目标图案。目标图案是指欲曝光在芯片的半导体基底上的图案。图4所绘示为目标图案的设计图。如图4所示，具有圆弧形状的端盖结构作为目标图案。
步骤S206中，分析初始图案。亦即，比对初始图案与目标图案，找出初始图案与目标图案之间的差异。在此步骤中，根据由初始图案转移到晶片上的光致抗蚀剂图案与目标图案相比，找出初始图案不足之处。
步骤S208中，定义初始图案的关键区域。图5所示为初始图案基本精准度改善方案示意图。亦即，找出初始图案与目标图案之间的差异后，根据这些差异定义出初始图案需修正的区域(关键区域)。亦即，比对光致抗蚀剂图案502与类似图4所示的目标图案来找出需修正的区域。
步骤S210中，提供基本的精准度改善方案。根据初始图案的关键区域，提供初始图案与目标图案之间的差异的修改方案。如图5所示，将一些图案块506放置光掩模图案504上，找出改善方案，以达到优选的轮廓结果。若有找到精准度改善方案，则通过人工OPC(步骤S226)或模型OPC(步骤S228)来修正初始图案，进行后续的步骤S300(光掩模下线：将图案写入光掩模后，将光掩模上的图案转移至光致抗蚀剂层)。若没有找到精准度改善方案，则进行本发明的所叙述的提升图案精密度的方法(步骤S212～步骤S224)，来重新生成目标图案。
在步骤S212中，将目标图案分解成多个分割图案。考虑利用各种图案的组合，来生成目标图案。以下根据图6A至图6C，举例说明步骤S212。图6A所示为目标图案示意图。图6B所示为主要图案示意图。图6C所示为次要图案示意图。如图6A所示目标图案600例如是具有端盖形状的图案，此目标图案600可以通过合成多个分割图案来获得。在此步骤中将是图6A所示的目标图案600分解成图6B所示的主要图案602以及图6C所示次要图案604。主要图案602例如是线状图案；次要图案604例如是岛状图案或洞状图案。
在步骤S214中，产生多个光致抗蚀剂强度分布。图7A及图7B分别绘示分割图案的光致抗蚀剂强度分布。利用电脑程序模拟而分别由多个分割图案产生多个光致抗蚀剂强度分布。亦即，由图6B所示的主要图案602产生图7A所示光致抗蚀剂强度分布；由图案6C所示的主要图案604产生图7B所示光致抗蚀剂强度分布。
在步骤S216中，处理多个分割图案的多个光致抗蚀剂强度分布，得到光致抗蚀剂强度分布图像。图8A所示为经叠加处理的光致抗蚀剂强度分布图像。图8A所示的光致抗蚀剂强度分布图像是将图7A所示的主要图案的光致抗蚀剂强度分布叠加图7B所示次要图案的光致抗蚀剂强度分布而得到。多个分割图案的多个光致抗蚀剂强度分布的处理是利用电脑程序进行运算而得到。当次要图案604为岛状图案时，采用“NOT”布林运算，将主要图案的光致抗蚀剂强度分布与次要图案的光致抗蚀剂强度分布叠加在一起。当次要图案604为洞状图案时，采用“AND”布林运算，将主要图案的光致抗蚀剂强度分布与次要图案的光致抗蚀剂强度分布叠加在一起。
在步骤S218中，根据光致抗蚀剂强度分布图像定义高感光区域。图8B所绘示为初始图案的光致抗蚀剂强度分布图像。将图8A所示的光致抗蚀剂强度分布图像与图8B所示的初始图案的光致抗蚀剂强度分布图像相比较，指出两者不一样之处，由此可以发现并定义高敏感度区域，其中较暗的区域表示强度不足的区域。图8A所示的光致抗蚀剂强度分布图像与图8B所示的初始图案的光致抗蚀剂强度分布图像相差较大之处，即是需要进行修正的位置。
在步骤S220中，产生图案修正的导引信息，以确认需要修正的位置。
在步骤S222中，进行人工修正。人工修正光致抗蚀剂强度分布图像的强度不足区域。根据图案修正的导引信息，将小块图案加到需要修正的部分，然后检查每一个小区块对图案轮廓精密度(contour performance)的影响。
在步骤S224中，进行模型OPC导引。以模型OPC导引修正光致抗蚀剂强度分布图像的强度不足区域。根据图案修正的导引信息，以数据库中的OPC导引进行修正。亦即，在步骤S224中，产生出模型OPC的导引图案，并将导引图案加入目标图案内，以模型OPC进行修正。
在步骤S226中，进行人工OPC修正来初始图案，得到结果图案。
在步骤S228中，进行模型OPC修正来初始图案，得到结果图案。
在步骤S200结束后，接着进行步骤S300。
在步骤S300中，进行光掩模下线。将结果图案写于光掩模上，以制作出具有图案的光掩模。将结果图案写于光掩模上的方法例如是进行一写入步骤，此写入步骤包括使用电子束或激光光束以进行之。之后，将光掩模上的图案转移至光致抗蚀剂层，以于光致抗蚀剂层中对应形成多个光致抗蚀剂图案。将光掩模上的图案转移至光致抗蚀剂层的方法例如是进行曝光步骤与显影步骤，而此步骤当为熟悉本领域者所熟知的技术，故于此不再赘述。
在步骤S400中，检验晶片上的光致抗蚀剂图案。若晶片上的光致抗蚀剂图案符合需求，则完成光掩模的制作(步骤S500：完成)；若晶片上的光致抗蚀剂图案不符合需求，且为可修正缺陷，则回到步骤S200，以修正缺陷。
图9A为绘示依照现有的OPC的光掩模布局示意图。图9B为绘示依照本发明的OPC的光掩模布局示意图。在图9A及图9B中，由细虚线所绘示出的图案表示在基础图案中加入修正部分后所得到的修正图案900、906；细实线所绘示出的图案表示将修正图案900、906经过OPC演算后所获得到结果图案902、908，亦即写入在光掩模上图案；粗实线所绘示的图案则表示将结果图案902、908经过电脑程序模拟后所得到模拟图案904、910，亦即经模拟得到的转移至晶片上的光致抗蚀剂图案的轮廓。如图9A所示，采用现有的OPC修正法，修正图案900只是在基础图案的末端增加一些块状图案，并无法获得如图9B所示的修正图案906。在图9B中，由修正图案906是由本发明上述步骤S210～步骤S224来获得；由结果图案908是由本发明上述步骤S226～步骤S228来获得。比较图9A及图9B中模拟图案904及模拟图案910，本发明的方法可以获得端盖结构具有圆弧形状的图案，亦即精密度较好的图案。图10所绘示为由本发明的方法所得到的光掩模所获得的在晶片上的光致抗蚀剂图案的照片图。比较图3及图10，图3中的端盖结构具有尖锐形状，而图10中端盖结构具有圆弧形状。本发明的方法可以获得精密度较好的图案。
在本发明的提升图案精密度的方法中，将由多个分割图案的光致抗蚀剂强度分布叠加而成的光致抗蚀剂强度分布图像与初始图案的光致抗蚀剂强度分布图像相互比对，可以发现并定义高敏感度区域，由此来修正图形，获得结果图像。因此，可以减少光掩模图案与光致抗蚀剂图案之间的误差，进而提升图案精密度，还可以节省图案化、显影时间。
此外，本发明的方法利用现有的设备及套装软件来取得形成在光掩模上的修正图案并建立光学邻近校正模型，免除复杂的运算推论，因此在提升光刻制作工艺可信度的同时还能够减少建立光学邻近校正模型的运算时间，可有助于节省制作工艺成本。
综上所述，本发明的提升图案精密度的方法中，将由多个分割图案的光致抗蚀剂强度分布叠加而成的光致抗蚀剂强度分布图像与初始图案的光致抗蚀剂强度分布图像与相互比对，来进行OPC修正，免除复杂的运算推论，因此在提升图案精密度的同时还能够减少建立光学邻近校正模型的时间，可有助于节省制作工艺成本。
虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (10)
1.一种提升图案精密度的方法，包括：
提供目标图案；
将所述目标图案分解成多个分割图案；
分别由所述多个分割图案产生多个光致抗蚀剂强度分布；
处理所述多个分割图案的所述多个光致抗蚀剂强度分布，得到一光致抗蚀剂强度分布图像；
根据所述光致抗蚀剂强度分布图像定义高感光区域以及强度不足区域；
修正所述光致抗蚀剂强度分布图像的所述强度不足区域；以及
根据修正后的光致抗蚀剂强度分布图像得到结果图案。
2.如权利要求1所述的提升图案精密度的方法，其中将所述目标图案分解成所述多个分割图案的步骤包括：
将所述目标图案分解成主要图案与次要图案。
3.如权利要求2所述的提升图案精密度的方法，其中处理所述多个分割图案的所述多个光致抗蚀剂强度分布，得到所述光致抗蚀剂强度分布图像的步骤包括：
将所述主要图案的光致抗蚀剂强度分布叠加所述次要图案的光致抗蚀剂强度分布。
4.如权利要求2所述的提升图案精密度的方法，其中根据所述光致抗蚀剂强度分布图像定义高感光区域以及强度不足区域的步骤包括：
将所述光致抗蚀剂强度分布图像与所述目标图案的光致抗蚀剂强度分布图像相互比较。
5.如权利要求1所述的提升图案精密度的方法，其中修正所述光致抗蚀剂强度分布图像的所述强度不足区域的步骤包括进行人工OPC修正。
6.如权利要求1所述的提升图案精密度的方法，其中修正所述光致抗蚀剂强度分布图像的所述强度不足区域的步骤包括进行模型OPC修正。
7.如权利要求2所述的提升图案精密度的方法，其中所述目标图案为具有端盖结构的图案，所述主要图案为线状图案，所述次要图案为岛状图案。
8.如权利要求7所述的提升图案精密度的方法，其中采用“NOT”布林运算，将所述主要图案的光致抗蚀剂强度分布与所述次要图案的光致抗蚀剂强度分布叠加在一起。
9.如权利要求2所述的提升图案精密度的方法，其中所述目标图案为具有端盖结构的图案，所述主要图案为线状图案，所述次要图案为洞状图案。
10.如权利要求9所述的提升图案精密度的方法，其中，采用“AND”布林运算，将所述主要图案的光致抗蚀剂强度分布与所述次要图案的光致抗蚀剂强度分布叠加在一起。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20191211 Address after: Hsinchu Science Industrial Park, Taiwan, China Applicant after: Lijing Jicheng Electronic Manufacturing Co., Ltd. Address before: Hsinchu Science Industrial Park, Taiwan, China Applicant before: Powerflash Technology Corporation |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |