CN116068859A - 表面等离子体光刻图形的修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种表面等离子体光刻图形的修正方法，包括：在测试掩模上形成多个测试图形，每个测试图形至少由第一测试参数和与第一测试参数相关的第二测试参数表征；利用含有测试图形的测试掩模对光刻胶层进行曝光，形成多个光刻胶图形，每个光刻胶图形至少由第一曝光参数和与第一曝光参数相关的第二曝光参数表征；基于测试图形的第一测试参数和第二测试参数和光刻胶图形的第一曝光参数和第二曝光参数的对应关系建立第一数据表；根据第一曝光参数对第一数据表进行处理得到第二数据表；基于第二数据表对多个设计图形的第二测试参数进行修正，得到修正后设计图形，利用修正后设计图形制作用于曝光的掩模。

Description

表面等离子体光刻图形的修正方法

技术领域

本发明涉及半导体光刻技术领域，尤其涉及一种表面等离子体光刻图形的修正方法。

背景技术

光刻技术作为集成电路制造的一个关键技术，决定了整个集成电路制造工艺所能达到的最小尺寸。光刻工艺的主要目的是将掩模上的设计图形转移至硅片上。在传统的光刻技术中，依靠光源照射到有需要转移的设计图形的掩模上，通过投影系统将掩模上的设计图形投射至光刻胶上，曝光后光刻胶发生化学反应，再经过烘烤和显影清洗等步骤，在硅片上得到与掩模上的设计图形相关的光刻胶图形。但由于受光学衍射极限的约束，该光刻技术的分辨率通常只能达到半个波长水平。

随着近场光学的发展，使得对倏逝波的操控和调节成为可能，以基于表面等离子体的光刻技术为代表的突破衍射极限的方法开始逐步应用于集成电路的制作工艺中。基于表面等离子体的光刻技术使用了多种膜层结构，不需要使用复杂的镜头。利用基于表面等离子体的光刻技术，能够以大波长实现远小于光源波长尺寸的光刻图像。但使用表面等离子体光刻技术进行曝光，由于等离子体光刻的原理复杂，受到的影响因素多，使得到的光刻胶图形与掩模上的设计图形存在误差，这一问题的存在，限制了表面等离子体光刻技术在相关领域的推广与应用。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种表面等离子体光刻图形的修正方法，以减小使用表面等离子体光刻进行曝光时，光刻图形与目标图形误差较大的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种表面等离子光刻图形的修正方法，包括：在测试掩模上形成多个测试图形，每个测试图形至少由第一测试参数和与第一测试参数相关的第二测试参数表征；利用含有测试图形的测试掩模对光刻胶层进行曝光，形成多个光刻胶图形，每个光刻胶图形至少由第一曝光参数和与第一曝光参数相关的第二曝光参数表征；基于测试图形的第一测试参数和第二测试参数与光刻胶图形的第一曝光参数和第二曝光参数的对应关系建立第一数据表；根据第一曝光参数对第一数据表进行处理得到第二数据表；以及基于第二数据表分别对多个设计图形的第二测试参数进行修正，得到修正后设计图形，利用修正后设计图形制作用于曝光的掩模。

根据本发明的实施例，其中，多个测试图形中至少两个测试图形具有相同的第一测试参数。

根据本发明的实施例，其中，第一测试参数为测试图形的线条的排列周期，第二测试参数为测试图形的线条的线宽或者测试图形的两个线条之间的间距；第一曝光参数为光刻胶图形的线条的排列周期，第二曝光参数为光刻胶图形的线条的线宽或者光刻胶图形的两个线条之间的间距。

根据本发明的实施例，其中，每个光刻胶图形的第一曝光参数和与该光刻胶图形对应的测试图形的第一测试参数相同。

根据本发明的实施例，其中，根据第一曝光参数对第一数据表进行处理得到第二数据表，包括：依次选取每个测试图形作为目标图形，在第一数据表中查找与目标图形的第一测试参数相同的至少两个第一曝光参数；获得与至少两个第一曝光参数相关的第二曝光参数；在所有相关的第二曝光参数中选择一个与目标图形的第二测试参数最接近第二曝光参数作为优选第二曝光参数；在第一数据表中查找与目标图形的第一测试参数相同且与优选第二曝光参数对应的优选第二测试参数；以及基于所有目标图形的第一测试参数、第二测试参数和优选第二测试参数建立第二数据表。

根据本发明的实施例，其中，基于第二数据表分别对多个设计图形的第二测试参数进行修正，得到修正后设计图形，利用修正后设计图形制作用于曝光的掩模，包括：将第二数据表中的每个设计图形的第二测试参数修正为优选第二测试参数，得到修正后设计图形，利用修正后设计图形制作用于曝光的掩模。

根据本发明的实施例，其中，多个测试图形排列成一维周期测试图形。

根据本发明的实施例，其中，一维周期测试图形包括：横向线条周期图形或纵向线条周期图形。

根据本发明的实施例，其中，在横向线条周期图形或纵向线条周期图形中，线条的排列周期等于线条的线宽与间距之和。

根据本发明的实施例，其中，利用含有测试图形的测试掩模对光刻胶层进行曝光，形成多个光刻胶图形，每个光刻胶图形至少由第一曝光参数和与第一曝光参数相关的第二曝光参数表征，包括：利用含有测试图形的测试掩模对光刻胶层进行三次曝光，每次曝光均形成多个光刻胶图形，多个光刻胶图形中每个测试图形经三次曝光分别形成三个光刻胶图形；以及取三个光刻胶图形的第一曝光参数平均值和第二曝光参数平均值作为与测试图形对应的光刻胶图形的第一曝光参数和第二曝光参数。

根据本发明上述实施例的一种表面等离子体光刻图形的修正方法，通过本发明提供的表面等离子体光刻图形的修正方法，采用查表的方式，能够在较短时间内，有针对性对光刻图形进行修正，精确地减小光刻图形与目标图形的误差，方法简便，省时省力，准确高效。数据表中的数据均为实验所得，相对于通过拟合方式得到的实验数据，本申请提供的表面等离子体光刻图形的修正方法保证了对图形修正的可靠性，更加有助于表面等离子体光刻在相关领域的推广与应用。

附图说明

图1示意性示出了根据本发明实施例的一种表面等离子体光刻原理示意图；

图2示意性示出了根据本发明实施例的一种表面等离子体光刻图形的修正方法流程图。

【附图标记说明】：

1 晶圆；

2 光刻胶层；

3 金属银薄膜；

4 聚合物材料层；

5 掩模；

6 光源。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

传统光刻技术中，会使用基于规则的光学临近效应对各种设计图形进行修正，修正后的设计图形制造到掩模上，曝光后，得到的光刻胶图形与设计图形之间的误差减小。但因传统光刻技术能有效曝光的图形尺寸范围大，在修正过程中，需要设计涵盖所有修正可能的各种图形，如果采用一一列举的方式，数据量大，不在可接受的数据量范围，即使制作为表格，利用查表的方式也会增加时间的成本，耗时耗力。考虑到这些原因，传统光刻通常使用拟合方式得出数据对设计图形进行修正，这也导致部分的修正得不到实际曝光数据的支持。

利用表面等离子体光刻技术能够以较大波长(如365nm)的光源实现较小周期(如260nm周期的1﹕1线条)的图形曝光，能有效曝光的尺寸范围小。理论上，根据希望得到的目标图形设计设计图形，利用具有设计图形的掩模对光刻胶进行曝光得到的光刻胶图形应当与设计图形(希望得到的目标图形)一致，但由于等离子体光刻的原理复杂，受到的影响因素多，使得到的光刻胶图形与掩模上的设计图形存在误差，从而不能得到希望得到的目标图形。为此，需要对设计图形进行修正，使得基于修正后设计图形得到的光刻胶图形与希望得到的目标图形尽可能地一致。在修正过程中涉及到的所有有修正可能的图形称为测试图形。

根据本发明的实施例，基于希望得到的目标图形，在数据节点根据一定的步长值，可以将所有可修正的设计图形的数据一一列举，且数据量在可接受范围。进一步地，在修正过程中，是根据实际曝光后的数据对设计图形进行修正，保证了修正的可靠性。通过查表的方式对设计图形进行修正，操作简便、可以精确地降低光刻图形与希望得到的目标图形的误差。

图1示意性示出了根据本发明实施例的一种表面等离子体光刻原理示意图。

如图1所示，由光源6发出的光照射到测试掩模5上，测试掩模5上有多个需转移的测试图形，经过金属银薄膜3和聚合物材料层4组成的光波衍射系统，将测试图形记录在光刻胶层2上，再经过显影等清洗步骤，在晶圆1上得到与测试图形相同的光刻胶图形。其中聚合物材料层4还可以是其他材料的膜层。

根据本发明一种总体上的发明构思，提供一种表面等离子光刻图形的修正方法，包括：在测试掩模上形成多个测试图形，每个测试图形至少由第一测试参数和与第一测试参数相关的第二测试参数表征；利用含有测试图形的测试掩模对光刻胶层进行曝光，形成多个光刻胶图形，每个光刻胶图形至少由第一曝光参数和与第一曝光参数相关的第二曝光参数表征；基于测试图形的第一测试参数和第二测试参数与光刻胶图形的第一曝光参数和第二曝光参数的对应关系建立第一数据表；根据第一曝光参数对第一数据表进行处理得到第二数据表；以及基于第二数据表分别对多个设计图形的第二测试参数进行修正，得到修正后设计图形，利用修正后设计图形制作用于曝光的掩模。

图2示意性示出了根据本发明实施例的一种表面等离子体光刻图形的修正方法流程图。

如图2所示，该方法包括步骤S201～S205。

步骤S201，在测试掩模上形成多个测试图形，每个测试图形至少由第一测试参数和与第一测试参数相关的第二测试参数表征。

根据本发明的实施例，测试图形可以包括一维周期测试图形，一维周期测试图形还可以包括：横向线条周期图形和纵向线条周期图形，在横向线条周期图形和纵向线条周期图形中，线条排列的周期等于线条的线宽和两个线条之间的间距之和。

根据本发明的实施例，测试图形中涵盖了根据线条的线宽节点，以最小分辨率为步长值设计具有不同周期的各种图形。其中，最小分辨率步长值可以为1nm。设计过程中第一测试参数可以为根据最小步长值设计的线条排列的周期值；第二测试参数可以为线条的线宽或两个线条之间的间距。第一测试参数与第二测试参数之间的关系为线条排列的周期等于线条的线宽和两个线条之间的间距之和。

根据本发明的实施例，每个测试图形至少由第一测试参数和与第二测试参数表征；设计过程中应至少有两个测试图形的第一测试参数相同，以便于从比较过程中基于相同的第一测试参数确定优选方案。在本发明中仅以第一测试参数为51～53nm，第二测试参数为24～26nm为例，其中，每三个测试图形具有相同的第一测试参数，具体测试图形参数如表1所示。

表1测试图形参数

在步骤S202中，利用含有测试图形的测试掩模对光刻胶层进行曝光，形成多个光刻胶图形，每个光刻胶图形至少由第一曝光参数和与第一曝光参数相关的第二曝光参数表征。

根据本发明的实施例，通过电子束直写的方式将多个测试图形制作到掩模版上得到含有多个测试图形的测试掩模。利用含有多个测试图形的测试掩模对光刻胶层进行三次曝光，每次曝光均形成多个光刻胶图形，多个测试图形中每个测试图形经三次曝光分别形成三个光刻胶图形。

根据本发明的实施例，取每个测试图形的三个光刻胶图形的周期值平均值作为与第一测试参数对应的第一曝光参数，取每个测试图形的三个光刻胶图形的线宽平均值或线条间间距平均值作为与第二测试参数对应的第二曝光参数。第一曝光参数与第二曝光参数之间的关系为线条排列的周期等于线条的线宽和两个线条之间的间距之和。

根据本发明的实施例，每个光刻胶图形的第一曝光参数和与该光刻胶图形对应的测试图形的第一测试参数相同。即同一个测试图形和光刻胶图形的周期值相同。利用表1中的测试图形参数制作的掩模对光刻胶层进行曝光得到光刻胶图形的参数如表2所示。

表2光刻胶图形参数

在步骤S203中，基于测试图形的第一测试参数和第二测试参数与光刻胶图形的第一曝光参数和第二曝光参数的对应关系建立第一数据表。

表3根据测试图形参数与光刻胶图形参数建立的第一数据表

根据本发明的实施例，将测试图形的第一测试参数和第二测试参数与光刻胶图形的第一曝光参数和第二曝光参数根据一一对应关系建立第一数据表。根据表1测试图形参数与表2光刻胶图形参数建立的第一数据表如表3所示。

根据本发明的实施例，第一数据表的建立便于简便、快速、有针对性的计算出对第二测试参数的修正量，并根据计算出的修正量建立第二数据表。

在S204中，根据第一曝光参数对第一数据表进行处理得到第二数据表。

根据本发明的实施例，依次选取每个测试图形作为目标图形，在第一数据表中查找与目标图形的第一测试参数相同的至少两个第一曝光参数；获得与至少两个第一曝光参数相关的第二曝光参数。以表3中的第一测试参数为52nm，第二测试参数为25nm的测试图形作为目标图形为例，在第一数据表中查找到3个与第一测试参数52nm相同的第一曝光参数，与这三个第一曝光参数相关的第二曝光参数分别为19.1nm，20.6nm和26nm。

根据本发明的实施例，在所有相关的第二曝光参数中选择一个与目标图形的第二测试参数最接近第二曝光参数作为优选第二曝光参数，目标图形的第二测试参数为25nm，在找到的三个第二曝光参数中，26nm与25nm最为接近，将26nm作为优选第二曝光参数。

根据本发明的实施例，在第一数据表中查找与目标图形的第一测试参数相同且与优选第二曝光参数对应的优选第二测试参数；基于所有目标图形的第一测试参数、第二测试参数和优选第二测试参数建立第二数据表。在第一数据表中找到与第一测试参数为52nm，优选第二曝光参数26nm对应的第二测试参数为26nm，26nm即为优选第二测试参数，即需要将与希望得到的目标图形对应的设计图形的第二测试参数25nm修正到优选第二测试参数26nm，所得到的修正后设计图形才可用于制作最终曝光的掩模，并得到光刻胶图形。根据第一曝光参数对第一数据表进行处理得到第二数据表如表4所示。

表4根据第一曝光参数对第一数据表进行处理得到第二数据表

根据本发明的实施例，第二数据表可以快捷、高效的找到优选第二测试参数，有效地对与希望得到的目标图形对应的设计图形进行修正，且数据均为实验所得，保证了在修正过程中数据的准确、可靠性。

在步骤S205中，基于第二数据表分别对多个设计图形的第二测试参数进行修正，得到修正后设计图形，利用修正后设计图形制作用于曝光的掩模。

根据本发明的实施例，将第二数据表中的每个设计图形的第二测试参数修正为优选第二测试参数，得到修正后设计图形，利用修正后设计图形制作用于曝光的掩模。

根据本发明的实施例，以第一测试参数为53nm，第二测试参数为25nm为希望得到的目标图形举例，理论上，与希望得到的目标图形所对应的设计图形的第一测试参数为53nm，第二测试参数为25nm。根据第二数据表，找到对应的优选第二测试参数为24nm，即将设计图形的尺寸修正为第一测试参数为53nm，第二测试参数为24nm，得到了修正后设计图形，利用修正后设计图形制作用于曝光的最终掩模。根据第一数据表，查到当第一测试参数为53nm，第二测试参数为24nm时，对应的光刻胶图形参数中第一曝光参数为53nm，第二曝光参数为22.5nm，与希望得到的目标图形的第二测试参数25nm的误差为2.5nm。

根据本发明的实施例，如果不对设计图形进行修正，根据第一数据表，查到未修正的设计图形的第一测试参数为53nm，第二测试参数为25nm时，对应的光刻胶图形参数中第一曝光参数为53nm，第二曝光参数为29.3nm，与希望得到的目标图形的第二测试参数25nm的误差为4.3nm，该误差明显大于上述修正后的误差2.5nm。

可以理解，在上面的描述中，利用含有测试图形的测试掩模对光刻胶层进行曝光得到与测试图形对应的多个光刻胶图形，利用含有修正后设计图形的掩模对光刻胶层进行曝光得到与设计图形对应的多个光刻胶图形，与设计图形对应的多个光刻胶图形与希望得到的目标图形尽可能一致。

根据本发明的实施例，测试图形、与测试图形对应的多个光刻胶图形，设计图形、修正后的设计图形、与设计图形对应的多个光刻胶图形、以及希望得到的目标图形都可以由线条排列的周期、线条的线宽和两个线条之间的间距表征。

根据本发明的实施例，基于第二数据表分别对设计图形的第二测试参数进行修正，得到修正后的设计图形，利用修正后设计图形制作用于曝光的掩模，可以准确、有效地减小光刻胶图形与希望得到的目标图形之间的误差，在相同的曝光条件下可以进行曝光等后续程序。

上述表格中的参数以及举例中的参数只是本申请的一个实施例，为了便于理解而列出，并不代表本申请只适用于上述参数，在实际工作过程中，根据在等离子体光刻过程中，不同的结构和材料所能做出的参数均不同，对应的参数范围也不同。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本发明的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本发明实施例的内容。再者，单词"包含"不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面发明的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种表面等离子体光刻图形的修正方法，包括：

在测试掩模上形成多个测试图形，每个所述测试图形至少由第一测试参数和与所述第一测试参数相关的第二测试参数表征；

利用含有所述测试图形的测试掩模对光刻胶层进行曝光，形成多个光刻胶图形，每个所述光刻胶图形至少由第一曝光参数和与所述第一曝光参数相关的第二曝光参数表征；

基于所述测试图形的第一测试参数和第二测试参数与所述光刻胶图形的第一曝光参数和第二曝光参数的对应关系建立第一数据表；

根据所述第一曝光参数对所述第一数据表进行处理得到第二数据表；以及

基于所述第二数据表分别对多个设计图形的第二测试参数进行修正，得到修正后设计图形，利用所述修正后设计图形制作用于曝光的掩模。

2.根据权利要求1所述的修正方法，其中，所述多个测试图形中至少两个测试图形具有相同的第一测试参数。

3.根据权利要求1所述的修正方法，其中，所述第一测试参数为所述测试图形的线条的排列周期，所述第二测试参数为测试图形的线条的线宽或者测试图形的两个线条之间的间距；

所述第一曝光参数为所述光刻胶图形的线条的排列周期，所述第二曝光参数为光刻胶图形的线条的线宽或者光刻胶图形的两个线条之间的间距。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的修正方法，其中，每个光刻胶图形的第一曝光参数和与该光刻胶图形对应的测试图形的第一测试参数相同。

5.根据权利要求4所述的修正方法，其中，根据所述第一曝光参数对所述第一数据表进行处理得到第二数据表，包括：

依次选取每个测试图形作为目标图形，在所述第一数据表中查找与所述目标图形的第一测试参数相同的至少两个第一曝光参数；

获得与至少两个所述第一曝光参数相关的第二曝光参数；

在所有相关的第二曝光参数中选择一个与所述目标图形的第二测试参数最接近第二曝光参数作为优选第二曝光参数；

在所述第一数据表中查找与所述目标图形的第一测试参数相同且与所述优选第二曝光参数对应的优选第二测试参数；以及

基于所有目标图形的第一测试参数、第二测试参数和优选第二测试参数建立所述第二数据表。

6.根据权利要求5所述的修正方法，其中，基于所述第二数据表分别对多个设计图形的第二测试参数进行修正，得到修正后设计图形，利用所述修正后设计图形制作用于曝光的掩模，包括：

将所述第二数据表中的每个设计图形的第二测试参数修正为优选第二测试参数，得到修正后设计图形，利用所述修正后设计图形制作用于曝光的掩模。

7.根据权利要求3所述的修正方法，其中，多个所述测试图形排列成一维周期测试图形。

8.根据权利要求7所述的修正方法，其中，所述一维周期测试图形包括：横向线条周期图形或纵向线条周期图形。

9.根据权利要求8所述的修正方法，其中，在横向线条周期图形或纵向线条周期图形中，线条的排列周期等于线条的线宽与间距之和。

10.根据权利要求1所述的修正方法，其中，利用含有所述测试图形的测试掩模对光刻胶层进行曝光，形成多个光刻胶图形，每个所述光刻胶图形至少由第一曝光参数和与所述第一曝光参数相关的第二曝光参数表征，包括：

利用含有所述测试图形的测试掩模对光刻胶层进行三次曝光，每次曝光均形成多个光刻胶图形，多个测试图形中的每个测试图形经三次曝光分别形成三个光刻胶图形；以及

取所述三个光刻胶图形的第一曝光参数平均值和第二曝光参数平均值作为与所述测试图形对应的光刻胶图形的第一曝光参数和第二曝光参数。

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