CN106950795A

CN106950795A - 辅助图形的形成方法

Info

Publication number: CN106950795A
Application number: CN201610006509.6A
Authority: CN
Inventors: 杨青
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2016-01-06
Filing date: 2016-01-06
Publication date: 2017-07-14

Abstract

一种辅助图形的形成方法，包括：提供待刻蚀图形，包括若干主图形；根据待刻蚀图形内的主图形的分布密度，在待刻蚀图形内设置初始辅助图形；根据待进行的光刻工艺的参数信息，建立光学模型；通过光学模型进行光学模拟，获得光刻过程中透过所述初始辅助图形到达光刻胶时的模拟光强值；若模拟光强值的最大值小于曝光临界值，则完成辅助图形的设置；若模拟光强值的最大值大于或等于曝光临界值，则减小所述初始辅助图形的宽度，直至获得的模拟光强值小于曝光临界值，完成辅助图形的设置。上述方法不需要再对设置好的辅助图形进行芯片验证，从而可以节约芯片验证时间，并且可以确保所述辅助图形在实际光刻过程中，不会出现在光刻胶上。

Description

辅助图形的形成方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种辅助图形的形成方法。

背景技术

随着集成电路生产工艺的发展，半导体器件的特征尺寸不断缩小，设计的规模也不断扩大，这就使得半导体器件设计的复杂度越来越高。当特征尺寸接近光刻系统的理论分辨率极限时，光刻后在晶圆上所成的像将产生明显的畸变，从而导致光刻质量的严重下降。为了解决这一问题，业界提出并采用了分辨率增强技术，其中主要包括了离轴照明、光学邻近校正、移相掩模、次分辨率辅助图形(SRAF)等校正方法。

其中，次分辨率辅助图形(SRAF)技术通过在掩模中加入位于主图形周边的次分辨率辅助图形，减小不同主图形由于衍射效应的不同所产生的成像偏差，改善图形频谱中各种频率成分的能量和位相分布，有效地调整空间像的光强分布，而不会在光刻胶上形成图形，能起到改善线宽偏差，强化边角轮廓和增加曝光焦深的作用。具体来说，由于采用具有一定间距和周期的图形优化了照明的角度，提高了工艺窗口，但是衍射效应的存在，使得不同主图形所成的像存在偏差。例如，当掩模板上的主图形间距越小，衍射光线离开掩模板的出射角度就越大，而具有较大角度的衍射光线在传输的过程中将会被削弱，因此，对于掩模板上的一组密集线所成的像与一条孤立线或半孤立线而言，两者所成的像存在很大的差异。SRAF技术可通过在掩模图形的孤立线或者半孤立线附近放置较小的次分辨率辅助图形，对原始的孤立线或者半孤立线的衍射产生影响，使其与密集线产生了相同的传输特性，从而降低孤立线和半孤立线所产生的偏差。

而如何使得次分辨率辅助图形在辅助成像的同时，能够不在光刻胶上形成图形，这是最为重要的一点。现有技术中，随着工艺节点的不断减小，图形尺寸不断接近光刻机台的能力极限，工艺窗口越来越小，按照传统的简单规则加入SRAF已经不能满足严苛的工艺窗口要求。并且，现有技术在采用一定的规则在主图形中加入次分辨率辅助图形后需要进行芯片验证，在晶圆上对图形进行曝光显影，以判断加入的辅助图形是否能够在光刻胶上形成图案。若该次分辨率辅助图形在光刻胶上能够形成图案，则需要对所述次分辨率辅助图形进行调整，然后再进行芯片验证，直到所述次分辨率辅助图形无法在光刻胶上形成图案。

现有形成次分辨率辅助图形的方法工艺窗口较小，容易在光刻胶上形成图案，并且需要耗费大量的验证时间。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种辅助图形的形成方法，避免在光刻过程中，在光刻胶上形成所述辅助图形的图案，从而不需要对所述辅助图形是否能够曝光成像进行芯片验证。

为解决上述问题，本发明提供一种辅助图形的形成方法，包括：提供待刻蚀图形，所述待刻蚀图形包括若干主图形；根据待刻蚀图形内的主图形的分布密度，在所述待刻蚀图形内设置初始辅助图形；根据待进行的光刻工艺的参数信息，建立光学模型；以所述待刻蚀图形和初始辅助图形作为光刻掩膜图形，通过所述光学模型进行光学模拟，获得光刻过程中透过所述初始辅助图形到达光刻胶时的模拟光强值；若所述模拟光强值的最大值小于曝光临界值，则完成辅助图形的设置，所述曝光临界值是在光刻胶上形成图案的最小光强；若所述模拟光强值的最大值大于或等于曝光临界值，则减小所述初始辅助图形的宽度，直至获得的模拟光强值小于曝光临界值，完成辅助图形的设置。

可选的，所述初始辅助图形为矩形。

可选的，曝光临界值的获取方法包括：在所述待进行的光刻工艺条件下，对光刻胶进行曝光显影，在光刻胶上形成图案，测量所述光刻胶在图案边缘处接受到的光强，即为所述曝光临界值。

可选的，待进行的光刻工艺的参数信息包括：光源形状、光源尺寸、光源的光强、光刻胶材料和光刻胶厚度。

可选的，减小所述初始辅助图形的宽度，直至获得的模拟光强值小于曝光临界值的方法包括：将所述初始辅助图形的宽度减小设定值后，继续进行所述光学模拟，获得模拟光强值；若模拟光强值仍然大于或等于曝光临界值，则继续将所述初始辅助图形的宽度减小一设定值，再进行光学模拟；多次循环后，直至获得的模拟光强值小于曝光临界值。

可选的，减小所述初始辅助图形的宽度的方法包括：标记所述初始辅助图形的两条长边，将两条长边同时移动相同距离，使所述初始辅助图形的宽度减小。

可选的，所述设定值为0.1nm～2nm。

可选的，还包括：在设置初始辅助图形之前，对所述主图形进行光学邻近修正。

可选的，若所述模拟光强值的最大值大于或等于曝光临界值时，还包括：在减小所述初始辅助图形的宽度后，重新对主图形进行光学邻近修正，然后再进行光学模拟。

可选的，还包括：完成初始辅助图形的设置后，获得修正后图形，所述修正后图形包括光学邻近修正后的主图形、辅助图形；以所述修正后图形作为掩膜图形进行光刻，对所述修正后图形进行光学邻近修正的验证。

可选的，还包括：若所述光学邻近修正的验证中，获得的光刻图形没有错误，则输出所述掩膜图形；若获得的光刻图形出现错误，则根据所述错误的数量，对主图形重新进行光学修正以及设置辅助图形，直至光学邻近修正验证中获得的光刻图形没有错误；或者若获得的光刻图形出现错误，则根据所述错误的数量对修正后图形进行修复，直至光学邻近修正验证中获得的光刻图形没有错误。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明的技术方案中，在设置初始图形之后，通过光学模拟，获得光刻过程中透过所述初始辅助图形到达光刻胶时的模拟光强值，若所述模拟光强值的最大值小于曝光临界值，则完成辅助图形的设置，所述曝光临界值是在光刻胶上形成图案的最小光强；若所述模拟光强值的最大值大于或等于曝光临界值，则减小所述初始辅助图形的宽度，直至获得的模拟光强值小于曝光临界值，完成辅助图形的设置。上述方法不需要再对设置好的辅助图形进行芯片验证，从而可以节约芯片验证时间，并且可以确保所述辅助图形在实际光刻过程中，不会出现在光刻胶上。

进一步，在提供所述待刻蚀图形之后，首先对所述待刻蚀图形内的主图形进行光学邻近修正(OPC)，然后再形成辅助图形。所述辅助图形的形成与光学邻近修正(OPC)同时进行。在后续的芯片验证中，只需要进行OPC验证，不需要考虑辅助图形是否会在光刻胶上形成图形，从而可以节约芯片验证的时间，并且不会影响对主图形进行光学邻近修正的质量，而且可以确保在光刻过程中，光刻胶上不会出现辅助图形的图案。

附图说明

图1是本发明的实施例的辅助图形的形成过程的流程示意图；

图2至图3、图10至图11是本发明的实施例的辅助图形的形成过程的示意图；

图4为本发明的实施例中获得曝光临界值采用的掩膜图形的示意图；

图5为本发明的实施例中对掩膜图形进行曝光显影后，在光刻胶上获得的曝光图形；

图6为本发明的实施例中在对掩膜图形进行曝光过程中，光刻胶上各个位置处接收到的光强曲线。

图7为本发明的实施例中另一掩膜图形示意图；

图8为本发明的实施例中对另一掩膜图形进行曝光显影后，在光刻胶上获得的曝光图形；

图9为本发明的实施例中对另一掩膜图形进行曝光过程中，光刻胶上各个位置处接收到的光强曲线。

具体实施方式

如背景技术中所述，现有技术形成辅助图形后，需要进行芯片验证，以判断加入的辅助图形是否能够在光刻胶上形成图案；到所述次分辨率辅助图形无法在光刻胶上形成图案；若该次分辨率辅助图形在光刻胶上能够形成图案，则需要对所述次分辨率辅助图形进行调整，然后再进行芯片验证，直到所述次分辨率辅助图形无法在光刻胶上形成图案，需要耗费大量的芯片验证时间。

本发明的实施例中，通过光学模拟，获得光刻过程中透过所述初始辅助图形到达光刻胶时的模拟光强值，若所述模拟光强值的最大值小于曝光临界值，则完成辅助图形的设置，所述曝光临界值是在光刻胶上形成图案的最小光强；若所述模拟光强值的最大值大于或等于曝光临界值，则减小所述初始辅助图形的宽度，直至获得的模拟光强值小于曝光临界值，完成辅助图形的设置。不需要再对设置好的辅助图形进行芯片验证。

请参考图1，本实施例的辅助图形的形成方法包括如下步骤：步骤S01：提供待刻蚀图形；步骤S02：根据待刻蚀图形内的主图形的分布密度，在所述待刻蚀图形内设置初始辅助图形；步骤S03：根据待进行的光刻工艺的参数信息，建立光学模型；步骤S04：以所述待刻蚀图形和初始辅助图形作为光刻掩膜图形，通过所述光学模型进行光学模拟，获得光刻过程中透过所述初始辅助图形到达光刻胶时的模拟光强值；步骤S05：判断模拟光强值是否小于曝光临界值；若所述模拟光强值的最大值小于曝光临界值，则执行步骤S05：完成辅助图形的设置；若所述模拟光强值的最大值大于或等于曝光临界值，则执行步骤S06：减小所述初始辅助图形的宽度；然后继续执行S04，直至所述模拟光强值的最大值小于曝光临界值，完成辅助图形的设置。

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。

请参考图2，执行步骤S01，提供待刻蚀图形100，所述待刻蚀图形100包括若干主图形101。

所述待刻蚀图形100是在光刻过程中，需要在光刻胶上形成的图形。本实施例中，所述待刻蚀图形100包括两个矩形的主图形101，以此为示例。本实施例中，所述主图形101为矩形；在本发明的其他实施例中，所述主图形101还可以是其他形状。在实际的待刻蚀图形100中，包括多个主图形，且不同区域内的主图形具有不同的分布密度。

请参考图3，执行步骤S01，根据待刻蚀图形100内的主图形101的分布密度，在所述待刻蚀图形内设置初始辅助图形102。

在实际光刻过程中，在光刻胶上形成的图形受到待刻蚀图形100内的主图形分布密度影响，需要在图形密度较小的区域加入初始辅助图形，以提高所述待刻蚀图形100内的图形分布均匀性。本实施例中，所选取的待刻蚀图形100为图形密度较小区域，根据初始辅助图形的添加规则，在所述待刻蚀图形100内设置初始辅助图形102。

所述初始辅助图形102的设置需要考虑的参数包括初始辅助图形102的长度、初始辅助图形102的宽度、初始辅助图形102距离主图形101的距离、相邻初始辅助图形之间的距离等。所述初始辅助图形102可位于每个主图形101的各个边缘。出于辅助图形的设计目的，在设置所述初始辅助图形102时需要考虑到，一方面通过所述初始辅助图形102的尺寸大小、数量和放置位置等以实现其对主图形101在光刻过程中的光学分辨率的提高，另一方面所述初始辅助图形102不能出现在曝光后的晶圆上。具体来说，可根据现有设计规则，对所述初始辅助图形参数进行计算，在待刻蚀图形内的合适位置，设置合适的初始辅助图形102。

本实施例中，在所述两个主图形101之间设置一长条状的矩形的初始辅助图形102。

按照一般的规则，将所述初始辅助图形102设置好后，需要对所述设置有初始辅助图形102的待刻蚀图形进行光学模拟，以获得光刻过程中透过所述初始辅助图形到达光刻胶时的模拟光强值，将所述模拟光强值与曝光临界值进行比较来判断所述初始辅助图形在实际光刻过程中，能否在光刻胶层上形成图案。

在半导体制作工艺的光刻过程中，光源通过掩膜板照射到光刻胶薄膜上所述光刻胶在光照作用下，化学性能会发生变化，再通过显影处理，在光刻胶上留下图案。而只有光刻胶接受到的光强值大于临界值，才能使得被照射区域的化学性质发生变化，而该临界值即为本实施例中的曝光临界值。当光刻胶受到的光强大于或等于所述曝光临界值，则被照射处的光刻胶化学性质发生变化，在显影过程中，就能在光刻胶上形成图案；若光刻胶受到的光强小于所述曝光临界值，则被照射处的光刻胶化学性质不会发生变化，在显影过程中，就不能在光刻胶上形成图案。

所以，如果加入的初始辅助图形在掩膜版上透过的光强小于曝光临界值，则该初始辅助图形就不会在光刻胶薄膜上形成图案，可以作为最终的辅助图形；而如果加入的初始辅助图形在掩膜版上透过的光强大于或等于曝光临界值，则该初始辅助图形就会在光刻胶薄膜上形成图案，此时需要对所述初始辅助图形进行调整。

所述曝光临界值，受到光刻胶材料、光源类型、曝光时间等影响，所以，不同光刻工艺通常具有不同的曝光临界值。

所述曝光临界值需要通过在晶圆上进行实际曝光显影来获得，在所述待进行的光刻工艺条件下，对光刻胶进行曝光显影，在光刻胶上形成图案，测量所述光刻胶在图案边缘处接受到的光强，即为所述曝光临界值。

请参考图4至图6，图4为本发明的实施例中为了获得曝光临界值采用的掩膜图形；图5为本发明的实施例中，对所述掩膜图形采用实际工艺中采用的光刻工艺进行曝光显影后，在光刻胶上获得的曝光图形；图6为在进行曝光过程中，光刻胶上各个位置处接收到的光强曲线。图6中对应图4曝光图形边缘处的光强即为曝光临界值。可见图4中，透过掩膜图形中的各个图形，到达光刻胶薄膜的最大光强值，均大于所述曝光临界值，从而，掩膜图形中的各个图形，均能够在光刻胶上形成曝光图形。

请参考图7至图9，图7为对图4中位于中间的长条状图形进行尺寸缩小后形成的掩膜图形；图8为对所述掩膜图形采用实际工艺中采用的光刻工艺进行曝光显影后，在光刻胶上获得的曝光图形；图9为在进行曝光过程中，对光刻胶上各个位置处接收到的光强曲线。图9中位于掩膜图形中间的长条状图形所透过的光强值小于曝光临界值，从而在光刻胶上没有形成对应的曝光图形。

针对不同的光刻工艺，都可以通过曝光显影，获得一个曝光临界值。

然后，执行步骤S03：根据待进行的光刻工艺的参数信息，建立光学模型。

所述光刻工艺的参数信息包括：光源形状、光源尺寸、光源的光强、光刻胶材料和光刻胶厚度等信息。根据上述信息建立光学模型，后续可以通过该光学模型，对待刻蚀图案，模拟实际曝光过程。不同的光刻工艺，会形成不同的光学模型。

执行步骤S04：以所述待刻蚀图形和初始辅助图形作为光刻掩膜图形，通过所述光学模型进行光学模拟，获得光刻过程中透过所述初始辅助图形到达光刻胶时的模拟光强值。

所述光学模型能够计算出实际光刻过程中，透过所述掩膜图形到达光刻胶各个位置处的光强。从而可以获得透过初始辅助图形102到达光刻胶时的光强最大值，后续将该光强最大值与该光刻工艺的曝光临界值比较，从而判断该初始辅助图形102在实际光刻过程中，是否会在光刻胶上形成图形。

随后，执行步骤S05：判断所述模拟光强值是否小于曝光临界值。

若所述模拟光强值的最大值小于曝光临界值，则所述初始辅助图形102在实际光刻过程中，不会在光刻胶上形成图案，符合要求，所述初始辅助图形102的设置合理，执行步骤S06：完成辅助图形的设置。

若所述模拟光强值的最大值大于或等于曝光临界值，说明，透过该初始辅助图形的光到达光刻胶时能够使对应位置的光刻胶性质发生变化，在显影或会在该位置产生初始辅助图形对应的图案，不满足辅助图形的设置要求，继续执行步骤S07：减小所述初始辅助图形的宽度。

由于透过初始辅助图形102的光强受到所述初始辅助图形102的图形面积影响，由于所述初始辅助图形102的宽度较小，在宽度方向上对光线的限制作用比在长度方向上的限制作用要大，所以，本实施例中，减小初始辅助图形102的宽度能够有效减小透过初始辅助图形102的光强。

请参考图10，减小所述初始辅助图形的宽度的具体方法包括：标记所述初始辅助图形102的两条长边，将两条长边同时相向移动相同距离，使所述初始辅助图形102的宽度减小。请参考图11，为宽度减小后的初始辅助图形102a的示意图。

本实施例中，将两条长边同时相向移动相同距离可以保持所述初始辅助图形102a与两侧的主图形101之间的距离相同，使得所述初始辅助图形102a在实际光刻过程中，对与两侧的主图形101的曝光影响相同。

在减小所述初始辅助图形的宽度之后，继续进行光学模拟，获得模拟光强值；若所述模拟光强值仍然大于或等于曝光临界值，则继续将所述初始辅助图形的宽度减小一设定值，再进行光学模拟；多次循环后，直至获得的模拟光强值小于曝光临界值，完成辅助图形的设置。

本实施例中，每次对初始辅助图形102的宽度减小一设定值，所述设定值根据具体的光刻工艺以及初始辅助图形的初始条件进行设定。本实施例中，所述设定值可以是0.1nm～2nm。

在本发明的另一实施例中，还提供一种辅助图形的形成方法，与光学邻近修正(OPC)同时进行。

在提供所述待刻蚀图形之后，首先对所述待刻蚀图形内的主图形进行光学邻近修正(OPC)，通过对主图形的修正，改变主图形的形状弥补光刻工艺中产生的光刻图形的变形，使得光刻得到的图形与预期的图形基本符合。

在对主图形进行光学邻近修正之后，设置初始辅助图形，并进行光学模拟，获得光刻过程中透过所述初始辅助图形到达光刻胶时的模拟光强值；若所述模拟光强值的最大值小于曝光临界值，则所述初始辅助图形作为最终的辅助图形，完成辅助图形的设置；若所述模拟光强值的最大值大于或等于曝光临界值，则减小所述初始辅助图形的宽度，直至获得的模拟光强值小于曝光临界值，完成辅助图形的设置。

若所述模拟光强值的最大值大于或等于曝光临界值时，还包括：在减小所述初始辅助图形的宽度后，重新对主图形进行光学邻近修正，然后再进行光学模拟。

在完成所述辅助图形的设置之后，获得修正后图形，所述修正后图形包括光学邻近修正后的主图形、辅助图形；以所述修正后图形作为掩膜图形进行光刻，对所述修正后图形进行OPC验证，通过在光刻胶上获得的光刻图形，判断上述修正后图形是否可以作为掩膜图形。

若获得的光刻图形没有错误，基本与期望得到的图形一致，则输出所述掩膜图形；若获得的光刻图形出现错误，与期望得到的图形之间发生偏差，则根据所述错误的数量，进行下一步的处理。

如果所述光刻图形的错误较多，则需要对主图形重新进行光学修正以及重新设置辅助图形，直至OPC验证中获得的光刻图形没有错误。

如果所述光刻图形的错误较少，则仅需要对修正后图形进行局部的修复，然后进行OPC验证，直至OPC验证中获得的光刻图形没有错误。

所述OPC验证，只需要对主图形形成的图案进行验证，不需要考虑辅助图形是否会在光刻胶上形成图形，从而可以节约芯片验证的时间。并且，所述辅助图形的形成可以与光学邻近修正的方法同时进行，并且不会影响对主图形进行光学邻近修正的质量，而且可以确保在光刻过程中，光刻胶上不会出现辅助图形的图案。

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

1.一种辅助图形的形成方法，其特征在于，包括：

提供待刻蚀图形，所述待刻蚀图形包括若干主图形；

根据待刻蚀图形内的主图形的分布密度，在所述待刻蚀图形内设置初始辅助图形；

根据待进行的光刻工艺的参数信息，建立光学模型；

以所述待刻蚀图形和初始辅助图形作为光刻掩膜图形，通过所述光学模型进行光学模拟，获得光刻过程中透过所述初始辅助图形到达光刻胶时的模拟光强值；

若所述模拟光强值的最大值小于曝光临界值，则完成辅助图形的设置，所述曝光临界值是在光刻胶上形成图案的最小光强；

若所述模拟光强值的最大值大于或等于曝光临界值，则减小所述初始辅助图形的宽度，直至获得的模拟光强值小于曝光临界值，完成辅助图形的设置。

2.根据权利要求1所述的辅助图形的形成方法，其特征在于，所述初始辅助图形为矩形。

3.根据权利要求1所述的辅助图形的形成方法，其特征在于，曝光临界值的获取方法包括：在所述待进行的光刻工艺条件下，对光刻胶进行曝光显影，在光刻胶上形成图案，测量所述光刻胶在图案边缘处接受到的光强，即为所述曝光临界值。

4.根据权利要求1所述的辅助图形的形成方法，其特征在于，待进行的光刻工艺的参数信息包括：光源形状、光源尺寸、光源的光强、光刻胶材料和光刻胶厚度。

5.根据权利要求1所述的辅助图形的形成方法，其特征在于，减小所述初始辅助图形的宽度，直至获得的模拟光强值小于曝光临界值的方法包括：将所述初始辅助图形的宽度减小设定值后，继续进行所述光学模拟，获得模拟光强值；若模拟光强值仍然大于或等于曝光临界值，则继续将所述初始辅助图形的宽度减小一设定值，再进行光学模拟；多次循环后，直至获得的模拟光强值小于曝光临界值。

6.根据权利要求1或5所述的辅助图形的形成方法，其特征在于，减小所述初始辅助图形的宽度的方法包括：标记所述初始辅助图形的两条长边，将两条长边同时移动相同距离，使所述初始辅助图形的宽度减小。

7.根据权利要求5所述的辅助图形的形成方法，其特征在于，所述设定值为0.1nm～2nm。

8.根据权利要求1所述的辅助图形的形成方法，其特征在于，还包括：在设置初始辅助图形之前，对所述主图形进行光学邻近修正。

9.根据权利要求8所述的辅助图形的形成方法，其特征在于，若所述模拟光强值的最大值大于或等于曝光临界值时，还包括：在减小所述初始辅助图形的宽度后，重新对主图形进行光学邻近修正，然后再进行光学模拟。

10.根据权利要求8所述的辅助图形的形成方法，其特征在于，还包括：完成初始辅助图形的设置后，获得修正后图形，所述修正后图形包括光学邻近修正后的主图形、辅助图形；以所述修正后图形作为掩膜图形进行光刻，对所述修正后图形进行光学邻近修正的验证。

11.根据权利要求8所述的辅助图形的形成方法，其特征在于，还包括：若所述光学邻近修正的验证中，获得的光刻图形没有错误，则输出所述掩膜图形；若获得的光刻图形出现错误，则根据所述错误的数量对主图形重新进行光学修正以及设置辅助图形，直至光学邻近修正验证中获得的光刻图形没有错误；或者若获得的光刻图形出现错误，则根据所述错误的数量对修正后图形进行修复，直至光学邻近修正验证中获得的光刻图形没有错误。