CN1171126C - 修正光学邻近效应的方法 - Google Patents
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Abstract
一种修正光学邻近效应的方法，利用加入边角衬线或锤头状图案来有效避免主要图案的尾端收缩，可修正该主要图案使其曝光后的尾端长度逼近原始设计，而尾端宽度略呈扩大。因为本发明可修正该主要图案使其曝光后的尾端长度逼近原始设计，避免了制作金属内连线时，由于对不准而造成的不完全接触或断路，而且尾端宽度略呈扩大，增加了金属内连线的工艺裕度。
Description
技术领域
本发明涉及光学邻近效应修正(Optical Proximity Correction，OPC)法，特别是涉及一种适用于设计制作金属内连线的光罩的修正光学邻近效应的方法。
背景技术
在集成电路蓬勃发展的今日，元件缩小化与集成化是必然的趋势，也是各界积极发展的重要课题。而集成电路的制造过程中，微影蚀刻步骤则成为决定元件性能的重要关键。随着集成度的逐渐提高，元件尺寸逐渐缩小，元件与元件之间的距离也必须缩小，因此造成在微影蚀刻步骤中，图案转移产生偏差，例如，当一个罩幕的图案，利用微影蚀刻转移到一晶片上时，常会发生图案中的直角部分被钝化(Rounding)、图案尾端收缩(Line-end Pull Up)以及线宽被减小或增大等现象。这也就是所谓的光学邻近效应(Optical Proximity Effect，OPE)。
这些偏差在元件尺寸较大，或集成度较低的情形下，不致产生太大的负面效果，然而，在高集成度的集成电路中，便严重影响到元件的效能。例如，在高集成度的集成电路中，元件和元件的距离很小，而当转移到晶片上的图案线宽胀膨时，极有可能产生局部的图案重叠，而造成断路。换言之，集成电路效能的提升，亦即，对应于尺寸缩小可得到的速度的提升，逐渐地受到一连串的微影蚀刻过程中，缺乏图案的逼真度所限制。
形成OPE的因素，主要包括一些光学因素，例如光线穿过光罩上不同图案所产生的干涉、光阻工艺，包括烘烤温度/时间，显影等、不平整基底所产生的反射光以及蚀刻效果等。当可允许的尺寸误差值随着图案尺寸而减小时，图案转移便随着OPE而产生更大的偏差。
为了防止在制作光罩图案的转移时的关键尺寸偏差(Critical DimensionVariation；CD Variation)现象，通常在制作光罩时都会进行光学邻近效应修正(OPC)。亦即是将欲曝光在晶片的半导体基底上的原始图案，利用计算机和套装软件运算加以计算修正，得到与原始图案不同的结果图形，再将此结果图形输入计算机存档。根据光学邻近效应修正(OPC)所得到的结果图形制作于光罩上，光束透过此光罩投影在半导体基底上的图案可与原始图案几乎相同。
一般而言，修正光学邻近效应的方法是在主要图案(Main Pattern)，亦即所欲转移的原始图案上，对原始图案的角落加入一些边角衬线(Serif)，或在其末端边缘加入一锤头状图案(Hammerhead)来做修正，以尽量避免图案中直角部分被钝化，及图案的尾端收缩。
但是随着集成度的逐渐升高，元件尺寸逐渐缩小，元件与元件之间的距离也必须缩小，亦即元件的设计规则(Design Rule)变紧。当该主要图案的关键尺寸(Critical Dimension)及图案之间的距离缩小到一定程度时，即使在该主要图案的末端角落加入边角衬线或锤头状图案，也无法有效避免该图案的尾端收缩。
请参考图1A，一个待转移的主要图案100(虚线所示)，包括二个图形：一横条形图形100a及一竖条形图形100b(图中只有显示一部分)，接着，对主要图案100的角落加入一些边角衬线，例如，在主要图案100的横条形图形100a及竖条形图形100b的角落各自加上一个边角衬线110。
请参考图1B，为该竖条形图形100b的局部放大图，其中描述了现有技术所加入的边角衬线110的尺寸及位置。例如：该边角衬线110的长度111大约100-150nm，该边角衬线110的宽度112大约在100-150nm，而该边角衬线110以长度113(大约50nm)以及宽度114(大约50nm)的比例，叠加至该主要图案100的各个角落。
请再参考图1A，但是当该主要图案的关键尺寸及图案之间的距离缩小到一定程度，例如：在深紫外线曝光光源248nm下，该主要图案的关键尺寸为0.18微米，而横条形图形100a与竖条形图形100b的距离小于0.2微米时，即使在该主要图案的末端角落加入边角衬线，也无法有效避免该图案的尾端收缩，见图中虚线与实线的差异。图中实线所示为该主要图案曝光后的结果，而虚线代表原始主要图案100。
一般而言，边角衬线或锤头状图案的加入，可以减少在转移图案上、边缘或角落的形变量。但是，当转移图案的关键尺寸及图案之间的距离缩小到一定程度时，若以现有技术的方法及比例来加入边角衬线或锤头状图案，仍然无法有效避免该图案的尾端收缩。
发明内容
因此本发明的一个目的就是提供一种修正光学邻近效应的方法，能够利用加入边角衬线或锤头状图案来有效避免主要图案的尾端收缩。这些边角衬线的尺寸及比例，可修正该主要图案使其曝光后的尾端长度接近原始设计，而尾端宽度略呈扩大。
为了实现上述目的，本发明提供了一种修正光学邻近效应的方法：先提供一待转移的主要图案，加入一第一辅助图案至该主要图案的各个角落上，接着，检查已加入这些第一辅助图案的主要图案相互间的间距，当该主要图案的间距太小，以致于该第一辅助图案与另一个第一辅助图案相连时，各以一第二辅助图案取代该第一辅助图案。具体地，该修正光学邻近效应的方法包括：提供一布局图案，该布局图案有一最小转移宽度，且该布局图案包括多个图形，每一图形具有多个角落；在所述布局图案中所述多个的图形的多个角落上各叠加上一个第一辅助图案，其中该第一辅助图案以最小转移宽度的0.3～0.7倍的宽度与最小转移宽度的0.7～1.2倍的长度叠加在该角落上；以及检查已加入所述第一辅助图案的主要图案间的距离，当所述图案上的第一辅助图案彼此相连时，用第二辅助图案取代第一辅助图案，其中，该第二辅助图案以最小转移宽度的0.3～0.7倍的宽度与最小转移宽度的0.7～1.2倍的长度叠加在该角落上，且该第二辅助图案的宽度比第一辅助图案的宽度窄。
本发明的优点在于通过加入不同尺寸的辅助图案至待转移的主要图案，能够减少转移图案上边缘或角落的形变量，并提高工艺裕度。
本发明的修正光学邻近效应的方法，可用来修正制作金属内连线的光罩设计。因为本发明可修正该主要图案使其曝光后的尾端长度逼近原始设计，可以避免制作金属内连线时由于对不准而造成的不完全接触或断路。由于尾端宽度略呈扩大，增加了金属内连线的工艺裕度(Process Window)。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。其中，
图1A至图1B示出了现有技术中加入传统的边角衬线以进行光学邻近效应修正；
图2A至图2B示出了根据本发明一个较佳实施例，加入本发明的边角衬线以进行光学邻近效应修正；
图3A至图3B示出了根据本发明另一较佳实施例，加入本发明的边角衬线以进行光学邻近效应修正。
图式的标记说明：
100，200，300：主要图案
100a，200a，300a：横条形图形
100b，200b，300b，300c，300d：竖条形图形
110，210，310a，310b：边角衬线
111，211，311：边角衬线的长度
112，212，312：边角衬线的宽度
113，213，313：边角衬线叠加至角落上的长度
114，214，314：边角衬线叠加至角落上的宽度
具体实施方式
一般而言，微影蚀刻步骤所使用的仪器包括一线网(Reticle)，亦即所谓的光罩，线网上具有一图案，对应在一集成电路某一层上的图形。通常，线网包括一玻璃板，由一已定义的不透光层，例如，铬层所覆盖。在进行曝光时，线网放置于晶片和光源之间，当光源入射至线网时，光将穿越未被不透光层覆盖的玻璃层，投射至晶片上的一光阻层。如此，线网上的图案便转移至光阻层上。
如以上所述，由于曝光时，透过光罩的光线产生折射现象或干涉现象，加上制作过程中的其他因素，转移的图案便产生了形变。为使转移的图案能够逼真，减少其形变，本发明提供了一种光学接近度的校正方法，利用改进的方法与比例加入边角衬线或锤头状图案，以求得制作金属内连线电性上最佳的保真度(Fidelity)。
请参照图2A，提供了一个布局图案(Layout Pattern)，亦即一待转移的主要图案200(虚线所示)，包括一横条形图形200a及一竖条形图形200b(图中只有显示一部分)。接着，对主要图案200的角落加入一些边角衬线，例如，在主要图案200的横条形图形200a及竖条形图形200b的角落各自加上一个边角衬线210。其中主要图案200的最小转移宽度(minimum featurewidth)定为W。例如：于0.15μm的工艺中，其最小转移宽度为0.18μm；而于0.13μm的工艺中，其最小转移宽度为0.16μm。
请参考图2B，为该竖条形图形200b的局部放大图，其中描述了本发明中所加入的边角衬线210的尺寸及位置。例如：最小转移宽度为W，该边角衬线210的长度211大约0.8W-1.5W，该边角衬线210的宽度212大约在0.6W-1.4W，宽度212与长度211的比例(212/211)范围约为0.5-1.0；而该边角衬线210以长度213(大约0.7W-1.2W)以及宽度214(大约0.3W-0.7W)的比例，叠加至该主要图案200的各个角落。该长度213约为该边角衬线长度211的三分之二，而该宽度214约为该边角衬线宽度212的二分之一。
当依照本发明此实施例的方法及比例加入边角衬线210时，即使当该主要图案的关键尺寸及图案之间的距离缩小到传统上会产生尾端收缩的问题时，即当该主要图案中一图形的宽度与该图形与另一图形间的距离的比例在0.75至1.5之间时，也仍可有效避免该图案的尾端收缩。例如：若在深紫外线曝光光源248nm下，该主要图案的关键尺寸为0.18微米，而横条形图形200a与竖条形图形200b的距离小于0.2微米时，加入边角衬线210可以有效避免该图案的尾端收缩，见图2A中虚线与实线的差异。图中虚线代表原始主要图案200，而实线所示代表该主要图案曝光后的结果，实线所示的该图案末端的长度逼近原始主要图案的设计，但末端的宽度有呈现轻微扩大现象。
因此本发明的设计可适用于金属内连线的光罩的设计校正，因为依照本发明方法修正光罩曝光结果，会使曝光出的主要图案末端的长度逼近原始主要图案的设计，而且尾端的宽度有呈现轻微扩大现象，在用于金属内连线的制造过程中时可避免因尾端收缩而造成断路或不完全接触，而且利用其尾端宽度扩大的现象可提高工艺裕度。
请参照图3A，提供了一个待转移的主要图案300(虚线所示)，包括一横条形图形300a及三个紧密排列的竖条形图形300b，300c，300d(图中只有显示一部分)，这些竖条形图案之间的距离为B。其中主要图案300的最小转移宽度(minimum feature width)订为W。例如：于0.15μm的工艺中，其最小转移宽度为0.18μm；而于0.13μm的工艺中，其最小转移宽度为0.16μm。接着，依图形排列的疏密度，对主要图案300的角落加入不同的边角衬线，以避免排列较密的图形上的边角衬线彼此相连。例如，在主要图案300的横条形图形300a的四个角落及竖条形图形300b，300d的外侧角落各自加上一个边角衬线310a，而在竖条形图形300b，300d的内侧角落及直线形图形300c的角落各自加上一个边角衬线310b。该边角衬线310b的宽度略窄，因此加在竖条形图形300b，300d的内侧角落及竖条形图形300c的角落之上，可以避免这些边角衬线彼此靠太近或是相连。
请参考图3B，为该竖条形图形300c的局部放大图，其中描述了本发明中所加入的边角衬线310b的尺寸及位置。例如：最小转移宽度为W，该边角衬线310b的长度311大约0.8W-1.5W，该边角衬线310b的宽度312视W与B的比较而定，但保持B为至少1.0W，宽度312与长度311的比例(212/211)范围约为0.2-0.5；而该边角衬线310b以长度313(大约0.7W-1.2W)以及宽度314(大约0.3W-0.7W)的比例，叠加至图案角落。该长度313约为该边角衬线长度311之三分之二，则该宽度314约为该边角衬线宽度312的三分之二。
而本发明此实施例中所加入的边角衬线310a的尺寸及位置乃依照图2B中所示的边角衬线210。
请再参考图3A，当依照本发明的方法及比例加入边角衬线310a，310b时，可以有效避免该图案的尾端收缩，见图中虚线与实线的差异。图中虚线代表原始主要图案300，而宽线所示代表该主要图案曝光后的结果，实线所示的该图案中横条形图形300a及竖条形图形300b，300d末端的长度逼近原始主要图案的设计，但末端的宽度有呈现轻微扩大现象，而竖条形图形300c的尾端收缩现象也有改善。
本发明中仅举边角衬线为例，但在实际应用中，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可以相同或相似的方式及比例应用锤头状图案或其他类似辅助图案于本发明。
由上述较佳实施例可知，本发明提出一种修正光学邻近效应的方法，依照图案之间的疏密度在待转移的主要图案上在角落加入不同的边角衬线，或加入锤头形结构，可以减少在转移图案上，边缘或角落的形变量。运用在内金属连线的制作上，不但可避免因对不准而造成接触不完全或断路，并可提高工艺裕度。
虽然本发明已用一较佳实施例进行了说明，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可以作各种变型和修改，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的范围为准。
Claims (11)
1.一种修正光学邻近效应的方法，该方法包括：
提供一布局图案，该布局图案有一最小转移宽度，且该布局图案包括多个图形，每一图形具有多个角落；
在所述布局图案中所述多个的图形的多个角落上各叠加上一个第一辅助图案，其中该第一辅助图案以最小转移宽度的0.3～0.7倍的宽度与最小转移宽度的0.7～1.2倍的长度叠加在该角落上；以及
检查已加入所述第一辅助图案的主要图案间的距离，当所述图案上的第一辅助图案彼此相连时，用第二辅助图案取代第一辅助图案，其中，该第二辅助图案以最小转移宽度的0.3～0.7倍的宽度与最小转移宽度的0.7～1.2倍的长度叠加在该角落上，且该第二辅助图案的宽度比第一辅助图案的宽度窄。
2.如权利要求1所述修正光学邻近效应的方法，其中所述第一辅助图案包括多个第一边角衬线。
3.如权利要求2所述修正光学邻近效应的方法，其中所述第一边角衬线的宽与长之比在0.5至1.0之间。
4.如权利要求2所述修正光学邻近效应的方法，其中当所述布局图案的最小转移宽度为W时，所述第一边角衬线的宽度在0.6W至1.4W之间。
5.如权利要求2所述修正光学邻近效应的方法，其中当所述布局图案的最小转移宽度为W时，所述第一边角衬线的长度在0.8W至1.5W之间。
6.如权利要求1所述修正光学邻近效应的方法，其中所述第二辅助图案包括多个第二边角衬线。
7.如权利要求6所述修正光学邻近效应的方法，其中所述第二边角衬线的宽与长的比在0.2至0.5之间。
8.如权利要求6所述修正光学邻近效应的方法，其中当所述布局图案的最小转移宽度为W时，所述第二边角衬线的宽度根据所述图形与另一图形的距离来确定，使所述图形与另一图形的距离为1.0W。
9.如权利要求6所述修正光学邻近效应的方法，其中当所述布局图案的最小转移宽度为W时，所述第二边角衬线的长度在0.8W至1.5W之间。
10.如权利要求1所述修正光学邻近效应的方法，其中所述第一辅助图案包括多个第一锤头形图案。
11.如权利要求1所述修正光学邻近效应的方法，其中所述第二辅助图案包括多个第二锤头形图案。
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