CN1185549C - 以接触孔模型为基础的光学邻近校正法 - Google Patents
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Abstract
一种以接触孔模型为基础的光学邻近校正法。此方法是利用相同间距、不同线宽的一系列测试图案所收集的数据，来建立接触孔模型，以校正邻近效应所造成的线宽偏差现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学邻近校正法(optical proximity correct)。特别是涉及一种以接触孔模型为基础(contact hole model-base)的光学邻近校正法。
背景技术
在电路集成化的要求愈来愈高的情况下，整个电路元件大小的设计也朝向尺寸不停缩小的方向前进。而整个半导体制造工艺中最举足轻重的步骤之一可说是光刻(photolithography)了，凡是与金氧半导体(metal-oxide-semiconductor；MOS)元件结构相关的，例如：各层薄膜的图案，及掺有杂质(dopants)的区域，都是由光刻这个步骤来决定的。
此外，整个半导体工业的元件集成度，是否能继续往更小的线宽(criticaldimension；CD)推进，也决定于光刻制造工艺技术的发展。为了适应这一需求，一些提高光掩模解析度的方法被不断地提出来，例如光学邻近校正法(optical proximity correction，OPC)。
光学邻近校正法的目的，是用以消除因邻近效应(Proximity Effect)所造成的线宽偏差现象。所谓邻近效应是当光束透过光掩模上的图案投影在晶片上时，一方面由于光束会产生散射现象而使得光束被扩大。另一方面，光束会透过晶片表面的光致抗蚀剂层经由晶片的半导体基底再反射回来，产生干涉的现象，因此会重复曝光，而改变在光致抗蚀剂层上实际的曝光量。此种现象当制造工艺的线宽愈小时愈明显，尤其当其线宽接近于光源的波长时。
目前，以接触孔模型为基础的光学邻近校正法是利用不同间距、不同线宽所建立的测试图案(test pattern)来收集数据。
图1A是现有技术的一种以接触孔模型为基础的光学邻近校正法的测试图案示意图。
请参照图1A。测试图案100的方形接触孔102的线宽104为其一边的长度；间距106则是从方形接触孔102的一边到邻近方形接触孔相对位置的距离。因此，光掩模上的方形测试图案100的接触孔102的线宽为0.8μm、间距为1.6μm；依此类推，测试图案110的接触孔112的线宽为0.84μm、间距为1.68μm；测试图案114的接触孔116的线宽为0.88μm、间距为1.76μm，利用包含上述不同线宽、不同间距的测试图案100、110、114的光掩模，在已涂布光致抗蚀剂层的晶片上进行曝光与显影制造工艺，并测量显影以后光致抗蚀剂层的线宽，此时晶片上的接触孔图案因为邻近效应的关系，呈现出不同于光掩模上方形的测试图案，而是在角落呈现圆弧形且线宽也较小的图案。将测量到的线宽与光掩模上的线宽做比较，比较实际线宽(测量到的线宽)与预定线宽之后，可以将线宽与间距的关系制作成以间距为横轴、以线宽为纵轴的关系图。
图1B是现有技术的一种接触孔模型的线宽与间距的关系示意图。
请参照图1B，当接触孔的间距愈短时，在光致抗蚀剂层上实际测量到的线宽会比光掩模上预定的线宽长；当接触孔的间距愈长时，实际线宽则会愈接近光掩模上预定的线宽。
利用图1B所建立的光学邻近校正法模型，可以在正式进行接触孔的光刻制造工艺时，选择符合预设线宽的光掩模图案来制作。但是在实际操作之后发现，以上述方式所建立的模型并无法确实精准模拟出实际的状况。这是因为邻近效应会随着间距宽度的变化而改变对线宽的影响，也就是当间距宽度比线宽大数倍时，邻近效应对线宽尺寸并无影响；反之，当间距宽度与线宽相差不大时，邻近效应会对线宽尺寸造成影响。因此单就不同间距与不同线宽所建立的模型，并不能准确地预测出实际的接触孔尺寸以及位置。
光刻成像的精确度会直接影响到产品的成品率。如果光刻成像的精确度未能达到产品要求的标准时，则无论制造工艺进行到任何步骤都必须报废。
发明内容
因此，本发明的目的是建立一种接触孔模型，这个模型可以比现有的接触孔模型更能精准模拟出实际的状况，使得芯片在进行光刻制造工艺时，能达到产品要求的标准，进而提升产品的成品率与产能。
为实现上述目的，本发明一方面提出一种以接触孔模型为基础的光学邻近校正法，包括：
提供一光掩模；
形成以不同的线宽、相同的间距所建立的具有多个方形接触孔的测试图案在该光掩模上，其中，该线宽为该些方形接触孔的边长，该间距为该些方形接触孔其中的一个方形接触孔的一边到该方形接触孔邻近的另一方形接触孔的对应边的距离；
以该光掩模在一已涂布光致抗蚀剂层的一晶片上进行曝光与显影制造工艺，形成不同线宽、相同间距所组成的具有多个接触孔的图案于该晶片上；
测量该晶片上该些接触孔的线宽；
比较该晶片上该些接触孔的线宽与该光掩模上该些方形接触孔的线宽；以及
建立一接触孔模型，待正式进行接触孔的光刻制造工艺时，选择符合预设线宽的光掩模上该些方形接触孔来制作。
优选地，该光掩模上该些方形接触孔的该间距与该线宽呈多个比例，该些比例称为间距比。
优选地，该光掩模上该些方形接触孔所使用的该些比例包括有1∶0.8，1∶1，1∶1.2，1∶1.4，1∶1.6，1∶1.8，1∶2，1∶2.4，1∶2.8，1∶3.4，1∶4，1∶5，1∶6。
本发明还提供一种以接触孔模型为基础的光学邻近校正法，包括：
提供一光掩模；
形成一第一组测试图案在该光掩模上，该第一组测试图案有多个以不同的线宽、相同的间距所组成的方形接触孔，其中，该线宽为该些方形接触孔的边长，该间距为该些方形接触孔其中的一个方形接触孔的一边到该方形接触孔邻近的另一方形接触孔的对应边的距离；
形成一第二组测试图案在该光掩模上，该第二组测试图案有多个以不同线宽、相同间距所组成的方形接触孔，且该第二组测试接触孔与该第一组测试接触孔的不同处只有为其中方形接触孔间距不同；
形成多组测试图案在该光掩模上，且该些组测试图案每组相互不同处为其中方形接触孔的间距不同；
以该光掩模在一已涂布光致抗蚀剂层的一晶片上进行曝光、显影制造工艺，形成以不同线宽所组成的具有多个接触孔的图案于该晶片上；
测量该晶片上该些接触孔的线宽；
比较该晶片上该些接触孔的线宽与该光掩模上该些方形接触孔的线宽；以及
建立一接触孔模型，待正式进行接触孔的光刻制造工艺时，选择符合预设线宽的光掩模上该些方形接触孔来制作。
本发明提出的以接触孔模型为基础的光学邻近校正法是利用相同间距、不同线宽的一系列测试图案所收集的数据，来建立接触孔模型，以校正邻近效应所造成的线宽偏差现象。达到精准的产品尺寸要求，减少制造工艺上所造成的失误，进而增加成品率、提高产能。
附图说明
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图作详细说明。附图中：
图1A是现有技术的一种以接触孔模型为基础的光学邻近校正法的测试图案示意图；
图1B是现有技术的一种接触孔模型的线宽与间距的关系示意图；
图2A是依照本发明一优选实施例以接触孔模型为基础的光学邻近校正法的测试图案示意图；
图2B是依照图2A的测试图案所得的接触孔模型的线宽与间距的关系示意图；
图2C是依照图2A的测试图案延伸出的接触孔模型为基础的光学邻近校正法的测试图案示意图；
图2D是依照图2A与图2C的测试图案所得的接触孔模型的线宽与间距的关系示意图；以及
图3是依照本发明另一优选实施例以接触孔模型为基础的光学邻近校正法的测试图案示意图。
附图标号的简单说明：
100，110，114，200，210，214，218，220，222，224，226，228，230，232，234，236，238，240，300，310，314：测试图案
102，112，116，202，212，216，302，312，316：接触孔
104，204，304：线宽
106，206，306：间距
具体实施方式
第一实施例
图2A是依照本发明一优选实施例以接触孔模型为基础的光学邻近校正法的测试图案示意图。
请参照图2A。光学邻近校正法是一种提高光掩模解析度的方法，其主要目的是消除因邻近效应所造成的线宽偏差现象。本发明是以接触孔模型为基础的光学邻近校正法，其利用相同间距、不同线宽的一系列测试图案所收集的数据，来建立接触孔模型，以校正邻近效应所造成的线宽偏差现象。测试图案200的方形接触孔202的线宽204为其一边的长度；间距206则是从方形接触孔202的一边到邻近方形接触孔对应位置的距离。图2A中的方形测试图案200的接触孔202的线宽204为0.8μm、间距206为1.6μm；依此类推，方形测试图案210的接触孔212的线宽为0.84μm、间距为1.6μm，以及方形测试图案214的接触孔216的线宽为0.88μm、间距为1.6μm，利用上述不同线宽、相同间距的测试图案200、210、214的光掩模，在一已涂布光致抗蚀剂层的晶片上进行曝光与显影制造工艺，并测量显影以后在光致抗蚀剂层上的线宽，此时晶片上的接触孔图案因为邻近效应的关系，呈现出不同于光掩模上方形的测试图案，而是在角落呈现圆弧形且线宽也较小的图案。然后将测量到的线宽与光掩模上的线宽做比较，以获得接触孔模型。比较实际线宽(测量到的线宽)与预定线宽之后，可以将线宽与间距的关系制作成以间距为横轴、以线宽为纵轴的关系图。
图2B是依照图2A的测试图案所得的接触孔模型的线宽与间距的关系示意图。其中，◇表示在预定线宽为0.80μm，间距为1.6μm的情况下所测量到的实际的线宽值，□表示在预定线宽为0.84μm，间距为1.6μm的情况下所测量到的实际的线宽值，△表示在预定线宽为0.88μm，间距为0.6μm的情况下所测量到的实际的线宽值。
请参照图2B，当接触孔的线宽愈短时，在光致抗蚀剂层上实际测量到的线宽会比光掩模上预定的线宽长；当接触孔的线宽愈长时，实际线宽则会愈接近光掩模上预定的线宽。这是因为当光束透过光掩模上的图案投影在晶片上时，一方面由于光束会产生散射现象而使得光束被扩大。另一方面，光束会透过晶片表面的光致抗蚀剂层经由晶片的半导体基底再反射回来，产生干涉的现象，因此会重复曝光，而改变在光致抗蚀剂层上实际的曝光量。此种现象当制造工艺的线宽愈小时愈明显，也就是所谓的邻近效应。
图2C是依照图2A的测试图案延伸出的接触孔模型为基础的光学邻近校正法的测试图案示意图。
请参照图2C。依照图2A的不同线宽、相同间距测试图案的规则，将测试图案218、220、222作为一组具有不同线宽、相同间距测试图案，其间距均为1.64μm，线宽则依序为0.8μm、0.84μm、0.88μm；依此类推，测试图案224、226、228的间距均为1.68μm，线宽则依序为0.8μm、0.84μm、0.88μm；测试图案230、232、234的间距均为1.72μm，线宽则依序为0.8μm、0.84μm、0.88μm；测试图案236、238、240的间距均为1.76μm，线宽则依序为0.8μm、0.84μm、0.88μm。由图2A与以上四组依间距与线宽的改变而作的测试图案，可以获得一连串的接触孔模型。
图2D是依照图2A与图2C的测试图案所得的接触孔模型的线宽与间距的关系示意图。其中，◇表示在预定线宽为0.80μm的情况下所测量到的实际的线宽值，□表示在预定线宽为0.84μm的情况下所测量到的实际的线宽值，△表示在预定线宽为0.88μm的情况下所测量到的实际的线宽值。
请参照图2D。此即是将不同线宽、相同间距的测试图案当作一组模型，然后依照间距的尺寸依序建立数组模型，利用此种光学邻近校正法进行曝光与显影制造工艺后，所得到线宽与间距的关系示意图。
第二实施例
图3是依照本发明另一优选实施例以接触孔模型为基础的光学邻近校正法的测试图案示意图。
请参照图3。测试图案300的方形接触孔302的线宽304为其一边的长度；间距306则是从方形接触孔302的一边到邻近方形接触洞窗的一边的最短距离。图3中的方形测试图案300的接触孔302的线宽304为0.8μm、间距306为0.8μm；依此类推，方形测试图案310的接触孔312的线宽为0.4μm、间距为0.8μm，以及方形测试图案314的接触孔316的线宽为0.2μm、间距为0.8μm。上述测试图案300、310、314分别是不同线宽、相同间距的图案，其中间距比(pitch ratio)是测试图案重要的设计依据，所谓间距比是指制作半导体元件的线宽与间距的比值，以图3来说，测试图案300的间距比为0.8∶0.8，也就是1∶1；测试图案310的间距比为0.4∶0.8，也就是1∶2；以及测试图案314的间距比为0.2∶0.8，也就是1∶4。由上可知，测试图案300、310、314是以不同线宽、不同的间距比来建立测试图案。而本方法所使用的间距比可包括1∶0.8，1∶1，1∶1.2，1∶1.4，1∶1.6，1∶1.8，1∶2，1∶2.4，1∶2.8，1∶3.4，1∶4，1∶5，1∶6等。利用上述测试图案的光掩模，在已涂布光致抗蚀剂层的晶片上进行曝光、显影制造工艺，测量显影以后光致抗蚀剂层的线宽，此时晶片上的接触孔图案因为邻近效应的关系，呈现出不同于光掩模上方形的测试图案，而是在角落呈现圆弧形且线宽也较小的图案。并将测量到的线宽与光掩模上的线宽做比较，最后可得到一接触窗模型。
本发明提出一种以接触孔模型为基础的光学邻近校正法，包括：
提供一光掩模；
形成以不同的线宽、相同的间距所建立的多个方形测试图案在该光掩模上，其中，该线宽为该些方形测试图案的边长，该间距为该些方形测试图案其中的一个方形图案的一边到该方形图案邻近的另一方形图案的对应边的距离；
以该光掩模在一已涂布光致抗蚀剂层的一晶片上进行曝光与显影制造工艺，形成不同线宽、相同间距的多个图案于该晶片上；
测量该晶片上该些图案的线宽；
比较该晶片上该些图案的线宽与该光掩模上该些方形测试图案的线宽；以及
建立一接触孔模型，待正式进行接触孔的光刻制造工艺时，选择符合预设线宽的光掩模上该些方形测试图案来制作。
本发明另一方面提供一种以接触孔模型为基础的光学邻近校正法，包括：
提供一光掩模；
形成一第一组测试图案在该光掩模上，该第一组测试图案有多个不同的线宽、相同的间距所组成的方形图案，其中，该线宽为该些方形图案的边长，该间距为该些方形图案其中的一个方形图案的一边到该方形图案邻近的另一方形图案的对应边的距离；
形成一第二组测试图案在该光掩模上，该第二组测试图案有多个不同线宽、相同间距所组成的方形图案，且该第二组测试图案与该第一组测试图案的不同处只有间距不同；
形成多组测试图案在该光掩模上，且该些组测试图案每组相互不同处为间距不同；
以该光掩模在一已涂布光致抗蚀剂层的一晶片上进行曝光、显影制造工艺，形成不同线宽的多个图案于该晶片上；
测量该晶片上该些图案的线宽；
比较该晶片上该些图案的线宽与该光掩模上该些方形测试图案的线宽；以及
建立一接触孔模型，待正式进行接触孔的光刻制造工艺时，选择符合预设线宽的光掩模上该些方形测试图案来制作。
本发明又一方面提出一种以接触孔模型为基础的光学邻近校正法，包括：
提供一光掩模；
形成以不同的线宽、相同的间距所建立的多个方形测试图案在该光掩模上，其中该线宽为该些方形测试图案的边长，该间距为该些方形测试图案间的最短距离；
以该光掩模在一已涂布光致抗蚀剂层的一晶片上进行曝光、显影制造工艺，形成不同线宽的多个图案于该晶片上；
测量该晶片上该些图案的线宽；
比较该晶片上该些图案的线宽与该光掩模上该些方形测试图案的线宽；以及
建立一接触孔模型，待正式进行接触孔的光刻制造工艺时，选择符合预设线宽的光掩模上该些方形测试图案来制作。
综上所述，本发明能够在制作接触孔的过程中，比现有方法更精准地预测出实际的接触孔尺寸与间距，使晶片在进行曝光、显影制造工艺时，能达到产品要求的标准，减少制作产品的失败率，进而提升产品的成品率与增加产能。
虽然本发明已结合一优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作出一些更动与润饰，因此本发明的保护范围应当由后附的权利要求所界定。
Claims (4)
1.一种以接触孔模型为基础的光学邻近校正法，包括：
提供一光掩模；
形成以不同的线宽、相同的间距所建立的具有多个方形接触孔的测试图案在该光掩模上，其中，该线宽为该些方形接触孔的边长，该间距为该些方形接触孔其中的一个方形接触孔的一边到该方形接触孔邻近的另一方形接触孔的对应边的距离；
以该光掩模在一已涂布光致抗蚀剂层的一晶片上进行曝光与显影制造工艺，形成不同线宽、相同间距所组成的具有多个接触孔的图案于该晶片上；
测量该晶片上该些接触孔的线宽；
比较该晶片上该些接触孔的线宽与该光掩模上该些方形接触孔的线宽；以及
建立一接触孔模型，待正式进行接触孔的光刻制造工艺时，选择符合预设线宽的光掩模上该些方形接触孔来制作。
2.如权利要求1所述的以接触孔模型为基础的光学邻近校正法，其中该光掩模上该些方形接触孔的该间距与该线宽呈多个比例，该些比例称为间距比。
3.如权利要求2所述的以接触孔模型为基础的光学邻近校正法，其中该光掩模上该些方形接触孔所使用的该些比例包括有1∶0.8，1∶1，1∶1.2，1∶1.4，1∶1.6，1∶1.8，1∶2，1∶2.4，1∶2.8，1∶3.4，1∶4，1∶5，1∶6。
4.一种以接触孔模型为基础的光学邻近校正法，包括：
提供一光掩模；
形成一第一组测试图案在该光掩模上，该第一组测试图案有多个以不同的线宽、相同的间距所组成的方形接触孔，其中，该线宽为该些方形接触孔的边长，该间距为该些方形接触孔其中的一个方形接触孔的一边到该方形接触孔邻近的另一方形接触孔的对应边的距离；
形成一第二组测试图案在该光掩模上，该第二组测试图案有多个以不同线宽、相同间距所组成的方形接触孔，且该第二组测试接触孔与该第一组测试接触孔的不同处只有为其中方形接触孔间距不同；
形成多组测试图案在该光掩模上，且该些组测试图案每组相互不同处为其中方形接触孔的间距不同；
以该光掩模在一已涂布光致抗蚀剂层的一晶片上进行曝光、显影制造工艺，形成以不同线宽所组成的具有多个接触孔的图案于该晶片上；
测量该晶片上该些接触孔的线宽；
比较该晶片上该些接触孔的线宽与该光掩模上该些方形接触孔的线宽；以及
建立一接触孔模型，待正式进行接触孔的光刻制造工艺时，选择符合预设线宽的光掩模上该些方形接触孔来制作。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20050119 |