TWI540379B

TWI540379B - 光學接近修正方法

Info

Publication number: TWI540379B
Application number: TW100125589A
Authority: TW
Inventors: 黃家緯; 陳明瑞; 曾鼎程; 郭惠芳
Original assignee: 聯華電子股份有限公司
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2016-07-01
Also published as: TW201305720A

Description

光學接近修正方法

本發明係涉及一種光學接近修正方法，特別是一種應用於多重曝光技術，並提供一補償圖案的光學接近修正方法。

在半導體製程上，為了將積體電路(integrated circuits)的圖案順利地轉移到半導體晶片上，必須先將電路圖案設計於一光罩佈局圖上，之後依據光罩佈局圖所輸出的光罩圖案(photomask pattern)來製作一光罩，並且將光罩上的圖案以一定的比例轉移到該半導體晶片上，也就是俗稱的微影技術(lithography)。

而隨著半導體電路的積體層次的快速增加，微影技術所要求的線寬也越來越小，各半導體元件間的距離也日益縮短。上述元件的距離在曝光製程中會因為光學特性的影響而有其物理上的限制。舉例來說，為了得到微小尺寸的元件，光罩之透光區的間隔(pitch)將配合元件尺寸而縮小，但若透光區之間的間隔縮小至特定範圍時(曝光波長為1/2或以下時)，通過光罩的光線會發生繞射的現象，進而影響轉移後圖案的解析度。再者，當光罩之透光區之間具有不同的間隔時，其中通過間隔較小的透光區的光線會受到具有較大間隔之透光區的影響而使得轉移後的圖案發生扭曲的現象。

目前發展出一種雙重曝光技術，係將目標圖案分解為兩個圖案，並經由兩次的曝光製程以分別將此兩個圖案先後形成於光阻層上。由於分解後的圖案之間距較大，故可利用現有的曝光機台來完成。但藉由兩次微影製程來形成目標圖案的方式，仍有許多問題需要克服。

本發明於是提供一種光學接近修正方法，可應用於多重曝光技術。

根據一實施例，本發明提出的一種光學接近修正方法。首先提供一目標圖案，接著將目標圖案分解為一第一圖案以及一第二圖案，其中第一圖案與第二圖案於一緻密區中交替排列。然後提供一補償圖案，並判斷補償圖案要設置於第一圖案使之成為一第一修正圖案，或要設置於第二圖案中使之成為一第二修正圖案。最後將第一修正圖案輸出至一第一光罩，並將第二修正圖案輸出至一第二光罩。

根據另一實施例，本發明係提供一種電路佈局，包含複數個彼此平行之條狀圖案設置於一緻密區中，條狀圖案包含一第一邊緣條狀圖案毗鄰於緻密區之邊緣以及一第二邊緣條狀圖案毗鄰於第一邊緣條狀圖案。第一邊緣條狀圖案包含一補償圖案，補償圖案突出於第一邊緣條狀圖案相較於該第二邊緣條狀圖案之另一側。

本發明提供了一種光學接近修正方法以及利用此方法所形成的電路佈局，利用補償圖案以避免緻密區中的圖案產生黏合的現象，可提高產品的品質。

為使熟習本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之數個較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成之功效。

請參考第1圖至第4圖，所繪示為本發明光學接近修正方法(optical proximity correction,OPC)的示意圖。如第1圖所示，首先提供一目標圖案302，例如將目標圖案302輸入至一電腦系統(圖未示)中。目標圖案302係指後續欲形成於半導體光阻層上(圖未示)之理想圖案，其反映了後續例如電路的佈局圖案(layout)。而依照其緻密程度，目標圖案302可分為單位面積中圖案密度較大的緻密區(dense region)304以及單位面積中圖案密度較小的孤立區(isolated region)306。緻密區304中的圖案彼此間距較小，通常由矩形或條狀圖案所組成，而孤立區中的圖案則間距較大。而為了達成較高的積集度，緻密區304中圖案的間距P0也不停減小，現有的曝光機台並無法形成緻密區304中的圖案。

於是，一種雙重曝光技術被提出以解決上述問題，其係將目標圖案302分解為一第一圖案以及一第二圖案。請參考第2圖以及第3圖，所繪示為本發明第一圖案以及第二圖案的示意圖。如第2圖與第3圖所示，可藉由電腦系統來將目標圖案302被分解成為第2圖的第一圖案308以及第3圖的第二圖案310。在緻密區304中的第一圖案308和第二圖案310會大體上平行於一第一方向314且彼此交替排列(alternatively)。第一圖案308之間的間距P1和第二圖案310之間的間距P2會大於曝光機台可在半導體基板上所形成的臨界尺寸(critical dimension,CD)。因此，在後續步驟中，再分別把第一圖案308以及第二圖案310輸出至一第一光罩(圖未示)與一第二光罩(圖未示)，曝光機台即可以第一光罩和第二光罩來對光阻層進行雙重曝光製程，兩者組合後即可形成目標圖案302。

然而，由於光學接近效應(optical proximity effect,OPE)的影響，通過間隔較小的透光區(即緻密區304)的光線會受到具有較大間隔之透光區(即孤立區306)的影響而使得轉移後的圖案發生偏移的現象。因此，於本發明之一實施例中，會將第一圖案308最靠近孤立區306者的線寬稍微加大(如第2圖第一邊緣圖案309’)，也會將第二圖案310最靠近孤立區306者的線寬稍微加大(如第3圖的第二邊緣圖案311’)，使得後續曝光時第一邊緣圖案309’能修正至原始圖案302中的第一邊緣圖案309，第二邊緣圖案311’能修正至原始圖案302中的第二邊緣圖案311。

然而，前述實施例中，加寬的第一邊緣圖案309’和第二邊緣圖案311’於曝光後的光阻層會容易有黏合(bridge)的現象。於本發明另一實施例中，還包含提供一補償圖案於第一圖案308中，使之成為第一修正圖案308’。請參考第4圖，所繪示本發明第一修正圖案的示意圖。如第4圖所示，為了避免前述在緻密區304與孤立區306邊界處的光學接近效應的影響，本實施例另外在第一圖案308之第一邊緣圖案309靠近孤立區306之一側設置有一補償圖案312。如此一來，第一邊緣圖案309’即可不受到光學接近效應的影響。相較於前述實施例，本實施例無須加大第一邊緣圖案309的線寬，也無須加大第二邊緣圖案311的線寬，故可避免前述第一邊緣圖案309’與第二邊緣圖案311’在進行雙重曝光製程時，所產生黏合的問題。接著，將第3圖的第二圖案310輸出至一第二光罩中，將第4圖的第一修正圖案308’輸出至一第一光罩中，曝光機台即可以第一光罩和第二光罩來對光阻層進行雙重曝光製程，而得到完美的目標圖案302。於本發明較佳實施例中，補償圖案312的位置會和第二邊緣圖案311部份重疊(第4圖中以虛線表示第二邊緣圖案311的位置)，較佳者，補償圖案312和第一邊緣圖案309大體上平行且於一第二方向316上之投影完全重疊，即補償圖案312和第一邊緣圖案309的長度L相同，其中第一方向314與第二方向316大體上垂直。

請參考第5圖，所繪示為本發明光學接近修正方法應用於實際邏輯電路的示意圖。其中，目標圖案302以條狀圖形表示，第一圖案308以粗線表示，第二圖案310以細線表示，補償圖案312視加入在第一圖案308或第二圖案310而分別以破碎粗線或以破碎細線表示，可以理解的是，第一圖案308加上補償圖案312後即成為第一補償圖案308’，第二圖案310加上補償圖案312後即成為第二補償圖案312’。如第5圖例示的邏輯電路中，目標圖案302可以劃分多個緻密區304以及孤立區306，利用本發明所提供的方法，可以分別在這些緻密區304以及孤立區306交界處定義出第一邊緣圖案309或第二邊緣圖案311，繼而分別對應設置補償圖案312。例如在緻密區304a中，可在其右側與孤立區306之交界處尋找到第一邊緣圖案309a，故本發明即在第二圖案310中設置一補償圖案312a，其中第二圖案310之補償圖案312a與第一圖案308之第一邊緣圖案309a部份重疊。在緻密區304b中，可以在第二圖案310中找到一第二邊緣圖案311b，進而可在第一圖案308中設置一補償圖案312b。

由以上描述可知，本發明補償圖案312之特徵在於：

一、設置在緻密區304以及孤立區306之交界。所謂緻密區304與孤立區306係以圖案間距大小來區分。當目標圖案中的一圖案與相鄰圖案之間距大於兩倍的最小線寬P0時(如第5圖中的距離D)，此圖案則被定義為毗鄰於緻密區304與孤立區306之交界。

二、可設置於第一圖案308或第二圖案310中，視緻密區304與孤立區306之交界為第一邊緣圖案309或是第二邊緣圖案311而定。若為第一圖案308之第一邊緣圖案309，則補償圖案312係加入在第二圖案310中而成為第二補償圖案310’；若為第二圖案310之第二邊緣圖案311，則補償圖案312係加入在第一圖案308中使之成為第一補償圖案308’。

三、本發明提供的補償圖案312在經過微影製程，由於其和第一邊緣圖案309或第二邊緣圖案311部份重疊，故經過微影暨蝕刻製程後，會一同形成在為電路佈局的一部份。

請參考第6圖，所繪示為本發明利用前述光學接近修正方法所形成之電路佈局。本發明之光學接近修正方法可應用於各種多重曝光技術，例如兩次微影一次蝕刻製程(2P1E)或是兩次微影兩次蝕刻製程(2P2E)。舉例來說，利用第5圖中具有第一修正圖案308’之第一光罩先對光阻層進行一微影暨蝕刻製程，再利用具有第二修正圖案310’之第二光罩對光阻層進行另一次的微影暨蝕刻製程，即可得到第6圖之電路佈局。如第6圖所示，本實施例的電路佈局上定義有一第一方向314以及一第二方向316彼此垂直。在緻密區304a中包含有複數個彼此平行於第一方向314之條狀圖案318。這些條狀圖案318包含一第一邊緣條狀圖案318a毗鄰於緻密區304a之邊緣，以及一第二邊緣條狀圖案318b毗鄰於第一邊緣條狀圖案318a，其中第一邊緣條狀圖案318a包含一補償區域320(即是由第二修正圖案上的補償圖案312形成)，補償區域320突出於第一邊緣條狀圖案318a相較於第二邊緣條狀圖案318b之另一側，且第二邊緣條狀圖案318b於第二方向316上之投影完全重疊於補償區域320。

請參考第7圖，所繪示為本發明光學接近修正方法之流程示意圖。如第7圖所示，首先，提供一目標圖案(步驟402)，接著將目標圖案分解為一第一圖案以及一第二圖案(步驟404)，其中第一圖案與第二圖案於一緻密區中交替排列。繼而，提供一補償圖案，並判斷補償圖案的位置(步驟406)，若第一圖案包含一第一邊緣圖案毗鄰於緻密區之邊緣，則對應於該第一邊緣圖案之補償圖案會增加在該第二圖案，共構第二修正圖案(步驟408)；若第二圖案包含一第二邊緣圖案毗鄰於緻密區之邊緣，則對應於第二邊緣圖案之補償圖案會增加在第一圖案，共構第一修正圖案(步驟410)。最後，將第二修正圖案輸出至一第二光罩(步驟412)，並將第一修正圖案輸出至一第一光罩(步驟414)。

綜上所述，本發明提供了一種光學接近修正方法以及利用此方法所形成的電路佈局，並利用補償圖案以避免緻密區中的圖案產生黏合的現象，可提高產品的品質。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

302‧‧‧目標圖案

304, 304a, 304b‧‧‧緻密區

306‧‧‧孤立區

308‧‧‧第一圖案

308’‧‧‧第一修正圖案

309,309’‧‧‧第一邊緣圖案

310‧‧‧第二圖案

310’‧‧‧第二修正圖案

311,311’‧‧‧第二邊緣圖案

312, 312a, 312b‧‧‧補償圖案

318‧‧‧條狀圖案

314‧‧‧第一方向

316‧‧‧第二方向

318a‧‧‧第一邊緣條狀圖案

318b‧‧‧第二邊緣條狀圖案

320‧‧‧補償區域

402‧‧‧步驟

404‧‧‧步驟

406‧‧‧步驟

408‧‧‧步驟

410‧‧‧步驟

412‧‧‧步驟

414‧‧‧步驟

第1圖至第4圖所繪示為本發明光學接近修正方法的示意圖。

第5圖與第6圖繪示為本發明光學接近修正方法應用於實際邏輯電路的示意圖。

第7圖所繪示為本發明光學接近修正方法之流程示意圖。

402．．．步驟

404．．．步驟

406．．．步驟

408．．．步驟

410．．．步驟

412．．．步驟

414．．．步驟

Claims

一種光學接近修正方法(optical proximity correction,OPC)，包含：提供一目標圖案；將該目標圖案分解為一第一圖案以及一第二圖案，其中該第一圖案與該第二圖案於一緻密區中交替排列，該第一圖案包含一第一邊緣圖案毗鄰於該緻密區之邊緣；提供一第一補償圖案增加在該第二圖案中，該第一補償圖案設置於該第一邊緣圖案遠離該緻密區之一側，使該第二圖案成為一第二修正圖案，且提供一第二補償圖案增加在該第一圖案中，使之成為一第一修正圖案；將該第一修正圖案輸出至一第一光罩；以及將該第二修正圖案輸出至一第二光罩。
如申請專利範圍第1項所述之光學接近修正方法，其中該第一補償圖案與該第一邊緣圖案部份重疊。
如申請專利範圍第1項所述之光學接近修正方法，其中該第二圖案在該緻密區中包含一第二邊緣圖案毗鄰於該第一邊緣圖案。
如申請專利範圍第3項所述之光學接近修正方法，其中該第一圖案與該第二圖案於該緻密區中彼此平行於一第一方向。
如申請專利範圍第4項所述之光學接近修正方法，其中該第二邊緣圖案與該第一補償圖案於一第二方向之投影完全重疊，且該第二方向與該第一方向實質上垂直。
如申請專利範圍第1項所述之光學接近修正方法，其中該第二圖案包含一第二邊緣圖案毗鄰於該緻密區之邊緣，且該第二補償圖案會增加在該第一圖案中。
如申請專利範圍第6項所述之光學接近修正方法，其中該第二補償圖案與該第二邊緣圖案部份重疊。
如申請專利範圍第7項所述之光學接近修正方法，其中該第二補償圖案設置於該第二邊緣圖案遠離該緻密區之一側。
如申請專利範圍第6項所述之光學接近修正方法，其中該第二圖案在該緻密區中包含一第二邊緣圖案毗鄰於該第一邊緣圖案。
如申請專利範圍第9項所述之光學接近修正方法，其中該第一圖案與該第二圖案於該緻密區中彼此平行於一第一方向。
如申請專利範圍第10項所述之光學接近修正方法，其中該第一邊緣圖案與該第二補償圖案於一第二方向之投影完全重疊，且該第二方向與該第一方向實質上垂直。
如申請專利範圍第1項所述之光學接近修正方法，其中該緻密區中的該原始圖案與不位於該緻密區中的該原始圖案之距離，大於曝光機台臨界尺寸之兩倍。
如申請專利範圍第1項所述之光學接近修正方法，其中該第一圖案在該緻密區中之間距實質上大於曝光機台之臨界尺寸。
如申請專利範圍第1項所述之光學接近修正方法，其中該第一圖案在該緻密區中為條狀圖案。
如申請專利範圍第1項所述之光學接近修正方法，其中該第二圖案在該緻密區中之間距實質上大於曝光機台之臨界尺寸。
如申請專利範圍第1項所述之光學接近修正方法，其中該第二圖案在該緻密區中為條狀圖案。
一種電路佈局，包含複數個彼此平行之條狀圖案，設置於一緻密區中，該條狀圖案包含：一第一邊緣條狀圖案毗鄰於該緻密區之邊緣；以及一第二邊緣條狀圖案毗鄰於該第一邊緣條狀圖案，其中該第一邊緣條狀圖案包含一補償圖案，該補償圖案突出於該第一邊緣條狀圖案相較於該第二邊緣條狀圖案之另一側。
如申請專利範圍第17項所述之電路佈局，其中該第一圖案與該第二圖案於該緻密區中彼此平行於一第一方向，該第二邊緣條狀圖案於一第二方向上之投影完全重疊於該補償圖案，該第一方向與該第二方向實質上垂直。