CN113534600A - 暗场图形的辅助图形及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种暗场图形的辅助图形及其设计方法，该暗场图形为曝光透过的区域，该暗场图形是目标器件的图形，该暗场图形的密度占比在目标器件的图形中小于40％。本申请通过在暗场图形的内部增加辅助图形，从而提高了暗场图形的通光量，实现了不通过负显影技术制造小尺寸的器件，解决了相关技术中通过负显影技术制造小尺寸的器件所导致的生产成本较高的问题，在一定程度上降低了生产成本，提高了产出率。

Description

暗场图形的辅助图形及其设计方法

技术领域

本申请涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种暗场图形的辅助图形及其设计方法。

背景技术

在半导体制造业中，以存储器件为例，其尺寸受限于器件图形(存储器件的有源区(active area，AA)对应的图形)的尺寸和隔离图形(isolation)的尺寸之和。为了降低尺寸，通常将其器件图形的尺寸设计为隔离图形的尺寸的数倍(例如2:1)，这个尺寸比例偏离了光刻工艺的最佳配比(1:1)，且对于常规的浅槽隔离(shallow trench isolation，STI)工艺，由于器件图形的关键尺寸(critical dimension，CD)大于隔离图形的关键尺寸，导致工艺窗口变小，因此，器件图形的尺寸成为制约存储器件尺寸缩小的核心原因。

隔离图形的光刻解析能力受限是因为在暗场下，随着关键尺寸的缩小，通光量急剧缩小(通常为指数关系)，鉴于此，相关技术中，可通过负显影技术突破光刻极限，实现存储器件的小体积化。

然而，负显影技术和常规的半导体生产线不匹配，需要使用专门的光阻、显影材料和专用的光刻设备，提高了生产线的生产成本和管理复杂度，降低单位厂房面积的产出率。

发明内容

本申请提供了一种暗场图形的辅助图形及其设计方法，可以解决相关技术中通过负显影技术制造小尺寸的器件所导致的生产成本较高的问题。

一方面，本申请实施例提供了一种暗场图形的辅助图形，所述暗场图形为曝光透过的区域，所述暗场图形是目标器件的图形，所述暗场图形的密度占比在所述目标器件的图形中小于40％，所述辅助图形设置于所述暗场图形的内部。

可选的，所述暗场图形的版图设计尺寸小于所述图形所在层使用的曝光工艺最小极限图形尺寸的150％。

可选的，所述暗场图形的版图设计尺寸小于70纳米(nm)。

可选的，所述辅助图形的版图设计尺寸小于所述图形所在层使用的曝光工艺最小极限图形尺寸的70％。

可选的，所述辅助图形的版图设计尺寸小于30纳米。

可选的，所述暗场图形的光罩的实际尺寸大于其设计尺寸。

可选的，所述实际尺寸大于所述设计尺寸25纳米至50纳米。

可选的，所述实际尺寸需增加的值为该层使用的曝光工艺最小极限图形尺寸的50％至150％。

另一方面，本申请实施例提供了根据产品设计和制造需求，确定在晶圆上需要形成的暗场图形的目标尺寸；

设定不同的尺寸的图形组合，所述图形组合包括暗场图形、设置于所述暗场图形中的辅助图形以及所述暗场图形的光罩，所述图形组合满足权利要求1至8中的任一条件；

根据所述图形组合对所述晶圆进行曝光、刻蚀，得到测试图形；

将测试图形中无缺陷且其尺寸为所述目标尺寸的80％至120％的图形组合确定为最终的图形组合。

本申请技术方案，至少包括如下优点：

通过在暗场图形的内部增加辅助图形，从而提高了暗场图形的通光量，实现了不通过负显影技术制造小尺寸的器件，解决了相关技术中通过负显影技术制造小尺寸的器件所导致的生产成本较高的问题，在一定程度上降低了生产成本，提高了产出率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是相关技术中提供的暗场图形的俯视图和其对应的光罩的剖面示意图；

图2是较大尺寸的暗场图形在暗场下的通光量的示意图；

图3是较小尺寸的暗场图形在暗场下的通光量的示意图；

图4是本申请一个示例性实施例提供的暗场图形和辅助图形的俯视图及其对应的光罩的剖面示意图；

图5是实际生产中通过图4所示的光罩进行刻蚀时的通光量示意图；

图6是本申请一个示例性实施例提供的暗场图形的设计方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

参考图1，其示出了相关技术中提供的暗场图形的俯视图和其对应的光罩的剖面示意图；参考图2，其示出了是较大尺寸的暗场图形在暗场下的通光量的示意图；参考图3，其示出了较小尺寸的暗场图形在暗场下的通光量的示意图。

如图1至图3所示，将垂直于暗场图形100的长度的方向定义为X轴，暗场图形100为曝光透过的区域，其对应的光罩的镂空区域为101。在暗场图形尺寸较大情况下，通过图1中的光罩进行刻蚀时，其在暗场下的通光量(以光强(optical intensity)表示)如图2中的粗线所示，其高于光阻的光强(如图2中虚线所示)。然而在暗场图形的尺寸较小时(例如其为其它图形(例如，该暗场图形100为隔离图形，其它图形为器件图形)的尺寸的1/2)，由于其它图形的关键尺寸大于暗场图形的关键尺寸，导致工艺窗口变小，相应的，通过较小尺寸的光罩进行刻蚀，暗场图形处的光强(如图3中粗线所示)较小，小于光阻的光强(图3中虚线所示)。

参考图4，其示出了本申请一个示例性实施例提供的暗场图形和辅助图形的俯视图及其对应的光罩的剖面示意图；参考图5，其示出了实际生产中通过图4所示的光罩进行刻蚀时的通光量的示意图。其中，该存储器件为工艺节点小于28纳米的器件。

如图4所示，本申请实施例中，将垂直于暗场图形400的长度的方向定义为X轴，该暗场图形400是目标器件的图形，其密度占比在目标器件的图形中小于40％，辅助图形410设置于暗场图形400的内部。本申请实施例中，所涉及的尺寸为关键尺寸。

示例性的，目标器件的版图包括多个图形，暗场图形400的密度在其所有图形中的占比(该密度占比可以是面积或数量)小于40％。例如，目标器件为存储器件，暗场图形400是存储器件的隔离结构对应的图形。其中，该存储器件可以是工艺节点小于28纳米的存储器件。

如图5所示，通过图4中的光罩进行刻蚀时，由于在暗场图形400中插入了辅助图形410，从而提高了通光量，因此通过图5中的光罩进行刻蚀时，暗场图形400处的光强(如图5中粗线所示)较大，大于光阻的光强(如图5中虚线所示)。

综上所述，本申请实施例中，通过在存储器件的版图中，在隔离图形中插入辅助图形，从而缩小了隔离图形区域和器件图形区域之间的尺寸的差异，进而能够通过该版图结构使用传统的光刻工艺实现小尺寸的存储器件的制造，解决了相关技术中通过负显影技术制造小尺寸的存储器件所导致的生产成本较高的问题，在一定程度上降低了生产成本，提高了产出率。

可选的，图4实施例中，暗场图形400的版图设计尺寸小于其所在层使用的曝光工艺最小极限图形尺寸的150％。例如，该暗场图形400的版图设计尺寸小于70纳米。

可选的，图4实施例中，辅助图形410的版图设计尺寸小于其所在层使用的曝光工艺最小极限图形尺寸的70％。例如，辅助图形410的版图设计尺寸小于30纳米。

可选的，图4实施例中，暗场图形400的光罩的实际尺寸(光罩的尺寸(实际尺寸和设计尺寸)为暗场图形400所对应的镂空区域401的尺寸)大于其设计尺寸。例如，该实际尺寸大于设计尺寸25纳米至50纳米。可选的，光罩的实际尺寸需增加的值为该层使用的曝光工艺最小极限图形尺寸的50％至150％。

参考图6，其示出了本申请一个示例性实施例提供的暗场图形的设计方法的流程图，该方法包括：

步骤601，根据产品设计和制造需求，确定在晶圆上需要形成的暗场图形的目标尺寸。

例如，该暗场图形可以是隔离图形，根据其产品(例如，该产品为存储器件)的设计和制造需求，其目标尺寸为70纳米。

步骤602，设定不同的尺寸的图形组合，该图形组合包括暗场图形、设置于暗场图形中的辅助图形以及暗场图形的光罩。

其中，该图形组合满足上述实施例中的任一条件。

步骤603，根据图形组合对晶圆进行曝光、刻蚀，得到测试图形。

可根据上述实施例中的暗场图形和辅助图形设计不同尺寸的暗场图形和辅助图形的版图设计(该版图设计尺寸满足上述实施例中的条件)，以及不同尺寸的暗场图形和辅助图形的光罩(该光罩的实际尺寸满足上述实施例中的条件)，根据不同尺寸的版图设计和光罩对晶圆(测试晶圆)进行曝光、刻蚀，得到测试图形，该测试图形为根据上述实施例中的暗场图形和辅助图形实际曝光刻蚀后得到的图形。

步骤604，将测试图形中无缺陷且其尺寸为目标尺寸的80％至120％的图形组合确定为最终的图形组合。

例如，若目标尺寸为70纳米，则目标尺寸的80％至120％为56纳米至84纳米，将测试图形尺寸为56纳米至84纳米，且没有缺陷的图形组合，作为最终的图形组合。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种暗场图形的辅助图形，其特征在于，所述暗场图形为曝光透过的区域，所述暗场图形是目标器件的图形，所述暗场图形的密度占比在所述目标器件的图形中小于40％，所述辅助图形设置于所述暗场图形的内部。

2.根据权利要求1所述的图形，其特征在于，所述暗场图形的版图设计尺寸小于所述图形所在层使用的曝光工艺最小极限图形尺寸的150％。

3.根据权利要求3所述的图形，其特征在于，所述暗场图形的版图设计尺寸小于70纳米。

4.根据权利要求1所述的图形，其特征在于，所述辅助图形的版图设计尺寸小于所述图形所在层使用的曝光工艺最小极限图形尺寸的70％。

5.根据权利要求4所述的图形，其特征在于，所述辅助图形的版图设计尺寸小于30纳米。

6.根据权利要求1至5任一所述的图形，其特征在于，所述暗场图形的光罩的实际尺寸大于其设计尺寸。

7.根据权利要求6所述的图形，其特征在于，所述实际尺寸大于所述设计尺寸25纳米至50纳米。

8.根据权利要求6所述的图形，其特征在于，所述实际尺寸需增加的值为该层使用的曝光工艺最小极限图形尺寸的50％至150％。

9.一种暗场图形的设计方法，其特征在于，包括：

根据产品设计和制造需求，确定在晶圆上需要形成的暗场图形的目标尺寸；

设定不同的尺寸的图形组合，所述图形组合包括暗场图形、设置于所述暗场图形中的辅助图形以及所述暗场图形的光罩，所述图形组合满足权利要求1至8中的任一条件；

根据所述图形组合对所述晶圆进行曝光、刻蚀，得到测试图形；

将测试图形中无缺陷且其尺寸为所述目标尺寸的80％至120％的图形组合确定为最终的图形组合。

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