TWI582529B - 使用蝕刻察覺印刷迴避增進安全次解析輔助特徵印刷的製程 - Google Patents

Description

使用蝕刻察覺印刷迴避增進安全次解析輔助特徵印刷的製程

本揭露係關於使用次解析輔助特徵(SRAF)進行的光微影處理。本揭露尤其適用於32奈米(nm)及之後之技術節點用的深紫外光(DUV)技術。

光微影遮罩係用於製造如積體電路的半導體裝置。遮罩係根據待印刷於例如矽晶圓上的影像而被圖型化。光線係透射穿過遮罩中的開口並且係聚焦於已塗佈於矽晶圓上的光阻層。透射及聚焦的光線曝照部分光阻。顯影劑係用於移除阻劑層的曝露部位或非曝露部位之任一者，端視光阻為正、或負型阻劑而定。剩餘光阻在晶圓進一步處理(例如，蝕刻下面層件的曝露部位、將離子佈植到晶圓中等)期間的作用在於保護下面的層件。在對此圖樣進行晶圓製造程序後，可將光阻層的剩餘部位移離下面的基底。印刷在光阻上的圖樣與光微影遮罩的圖樣有相關性。

提高配置各種積體電路結構的密度為持續不間斷的目標。待印刷於矽晶圓上之特徵的臨界維度隨著 技術節點的減小而縮減。由於特徵的尺寸變得小於光線的波長，所以在印刷的圖樣中出現失真。為了縮減這些失真，對待印刷特徵之間的遮罩添加次解析輔助特徵。次解析輔助特徵一般未印刷在半導體晶圓上，但有助於平衡特徵圖樣的光學密度。

次解析輔助特徵係以接近光學鄰近校正 (OPC)形狀的方式置於遮罩上以協助/改良光微影製程。尤其是，將次解析輔助特徵置於遮罩上會改良製程窗口(PW)。希望使用積極的次解析輔助特徵安插策略以改良光微影期間的影像處理品質以及對光微影製程變異的圖樣轉移兩者。然而，太積極的安插策略可能會導致印刷及蝕刻次解析輔助特徵，使得次解析輔助特徵可變成促使隨機缺陷產生的缺陷。這在印刷的次解析輔助特徵形成阻劑線時尤其如此。再者，整合層級中多重堆疊印刷的次解析輔助特徵可對信號形成實際的電路徑而可改變(並且甚至損壞)電路行為。

已知方法含括使用第二曝照以修正/移除印 刷的輔助特徵。例如，在32奈米、28奈米、以及20奈米技術一些如多晶(Poly)的層件中，已建議在網格化間距上製作所需的最終設計，其中解析度增強技術(RET)(照明/來源分佈)係對如第1圖所示的特定間距予以具體最佳化。尤其是，修正遮罩101係形成於原始設計103之任一側上，以及修正遮罩101包括印刷維度與間距類似原始設計103的輔助特徵105。由於這些技術使用修正遮罩103，所以可以 印刷輔助特徵105，因為修正遮罩隨後接著使用修正階段移除。儘管有證據顯示用此製程有助於印刷次解析輔助特徵，但此技術仍受限於具有修正遮罩的技術。

因此，需要一種在光微影製程期間以次解 析輔助特徵印刷進行積極次解析輔助特徵策略而無需修正遮罩的方法。

本揭露的一個態樣為使用蝕刻察覺次解析輔助特徵印刷迴避(SPA)引擎進行次解析輔助特徵印刷(SSP)的方法。

本揭露的另一態樣為包括次解析輔助特徵的裝置，該次解析輔助特徵小於將穿過蝕刻至基底者的維度。

本揭露的另外的態樣及其他特徵將在隨後說明中提出，並且經由審閱下文對所屬領域具備普通技術者將顯而易知，或可經由實施本揭露予以學習。可如所附申請專利範圍特別指出者實現並且得到本揭露的優點。

根據本揭露，可藉由製造半導體裝置的方法部分達成一些技術功效，本方法包括對具有待形成於基底上之複數個特徵和複數個次解析輔助特徵兩者的遮罩進行遮罩至阻劑模擬；偵測將印刷穿過至阻劑的複數個次解析輔助特徵；檢查所偵測之次解析輔助特徵的維度以判斷一個或多個次解析輔助特徵是否將蝕刻穿過至基底；修改一個或多個次解析輔助特徵；以及在一個或多個次解析輔 助特徵已修改後形成遮罩。

本揭露的態樣包括藉由下列步驟進行模擬：進行光學模擬；進行阻劑化學模擬；以及進行蝕刻製程模擬。進一步態樣包括循序進行模擬。另一態樣包括產生校準印刷次解析輔助特徵模型，其能夠在模擬前預測將印刷穿過至阻劑的次解析輔助特徵。其他態樣包括藉由下列步驟產生校準印刷次解析輔助特徵模型：收集其他將印刷穿過至阻劑之次解析輔助特徵及其他將不印刷穿過至阻劑之次解析輔助特徵的不同掃描式電子顯微鏡(SEM)影像。另外的態樣包括在OPC步驟期間檢查所偵測之次解析輔助特徵的維度。進一步態樣包括維持小於一個或多個維度控制的次解析輔助特徵，其中一個或多個維度控制包括維度小於將蝕刻穿過至基底者的圓圈或橢圓及/或最大線寬小於將蝕刻穿過至基底者的線條。另一態樣包括藉由下列步驟修改一個或多個次解析輔助特徵：縮減一個或多個次解析輔助特徵的尺寸至小於將蝕刻穿過至基底者或藉由將一個或多個次解析輔助特徵移離遮罩而達成。

本揭露的另一態樣為一種裝置，其包括：具有待形成於基底上之複數個特徵和複數個次解析輔助特徵兩者的遮罩，其中次解析輔助特徵的維度小於將蝕刻穿過至基底的維度。

本揭露的另一態樣是一種方法，其包括：在具有複數個待形成於基底上之特徵和複數個次解析輔助特徵兩者的遮罩上模擬微影製程；偵測複數個將印刷穿過 至阻劑的次解析輔助特徵；在次解析輔助特徵上模擬第一蝕刻製程以判斷一個或多個次解析輔助特徵是否將蝕刻穿過至基底；修改一個或多個次解析輔助特徵；以及在已修改一個或多個次解析輔助特徵後形成遮罩。進一步態樣包括藉由下列步驟模擬微影製程：進行光學模擬；進行阻劑化學模擬；以及進行第二蝕刻製程模擬。另一態樣包括循序進行微影製程。其他態樣包括藉由下列步驟模擬第一蝕刻製程：在各個次解析輔助特徵的阻劑輪廓上放置蝕刻模擬點。另外的態樣包括對複數個特徵模擬第三蝕刻製程以判斷密度計算。進一步態樣包括藉由下列步驟模擬第一蝕刻製程：在複數個特徵之每一個及複數個次解析輔助特徵之每一個的各別阻劑輪廓上放置蝕刻模擬點。另一態樣包括在OPC步驟期間模擬第一蝕刻製程。其他態樣包括藉由下列步驟修改一個或多個次解析輔助特徵：將一個或多個次解析輔助特徵的尺寸縮減至小於將蝕刻穿過至基底者或藉由將一個或多個次解析輔助特徵移離遮罩而達成。另外的態樣包括反復減小複數個次解析輔助特徵的維度直到複數個次解析輔助特徵達到將印刷穿過至阻劑但不會蝕刻穿過至基底的最大尺寸。

本揭露之額外態樣及技術功效經由底下詳述說明對於所屬領域的技術人員將顯而易見，其中本揭露之具體實施例係藉由經思考用以實施本揭露之最佳模式之圖示予以簡單描述。將意識到，本揭露可有其它及不同的具體實施例，以及本揭露之許多細節可在各種明顯態樣中 作修改，全部都不脫離本揭露。因此，圖式及說明本質在於描述而非限制。

101‧‧‧修正遮罩

103‧‧‧原始設計

105‧‧‧輔助特徵

201‧‧‧步驟

203‧‧‧步驟

205‧‧‧步驟

207‧‧‧步驟

209‧‧‧步驟

211‧‧‧步驟

213‧‧‧步驟

301‧‧‧步驟

303‧‧‧步驟

305‧‧‧步驟

307‧‧‧步驟

309‧‧‧步驟

311‧‧‧步驟

313‧‧‧步驟

315‧‧‧步驟

本揭示係在附圖的圖示中藉由實施例予以描述，並且非藉由限制予以描述，以及其中相同的元件符號意指類似的元件：第1圖為結合修正遮罩使用印刷輔助特徵之習知方法的示意圖；第2圖根據本揭露的示例性具體實施例，描述使用含維度檢查蝕刻察覺SPA引擎之SSP方法用於形成光微影遮罩的製程流程；以及第3圖根據本揭露的示例性具體實施例，描述使用含次解析輔助特徵蝕刻模擬蝕刻察覺SPA引擎的SSP方法用於形成光微影遮罩的製程流程。

在底下的說明中，為了解釋，提出許多特定細節以便對示例性具體實施例提供透徹的理解。然而，應該明顯可知的是，可實踐示例性具體實施例而無需這些特定細節或用到均等配置。在其它實例中，廣為人知的架構和裝置係以方塊圖形式表示以免不必要地混淆示例性具體實施例。另外，除非另有所指，說明書及申請專利範圍中所有表達成份、反應條件等等數量、比率、以及數值特性的數字都要理解為藉由術語「大約」在所有實例中修飾。

本揭露處理及解決印刷及蝕刻次解析輔助 特徵從而因隨光微影積極運用輔助特徵所促成某種程度之隨機缺陷產生之目前遇到的問題。此類缺陷在整合層級中堆疊時可對信號形成可改變(並且甚至損壞)電路行為的實際電路徑。

根據本揭露具體實施例的方法包括對具有複數個待形成於基底上之特徵及複數個次解析輔助特徵的遮罩進行遮罩至阻劑模擬。偵測到複數個將印刷穿過至阻劑的次解析輔助特徵。檢查所偵測到之次解析輔助特徵的維度以判斷一個或多個次解析輔助特徵是否會蝕刻穿過至基底。修改該一個或多個次解析輔助特徵。在已修改該一個或多個次解析輔助特徵後形成遮罩。

單純地藉由所思及之最佳模式的描述，還有其它態樣、特徵、以及技術功效經由下文的詳細說明對於所屬領域的技術人員將顯而易知，其中表示並且說明的是較佳具體實施例。本揭示能夠有其它且不同的具體實施例，其許多細節能在各種明顯方面進行改進。因此，圖式及說明本質在於描述而非限制。

第2圖根據本揭露的示例性具體實施例描述使用含維度檢查蝕刻察覺SPA引擎之SSP方法以用於形成光微影遮罩的製程流程。看到步驟201，對具有複數個待形成於基底上之特徵及複數個次解析輔助特徵兩者的遮罩進行遮罩至阻劑模擬。更具體地說，循序進行的模擬包括用以評估所有由遮罩到阻劑或阻劑堆疊內之繞射與成像效應的光學模擬；用以評估阻劑內部之成像如何發生的阻 劑化學模擬；以及用以評估基底上之最終印刷的蝕刻製程模擬。

在步驟203中，偵測來自遮罩將印刷穿過至阻劑的次解析輔助特徵。尤其是，偵測程序包括產生校準印刷次解析輔助特徵模型，例如校準固定閾值阻劑(CTR)模型，其能夠在執行模擬前預測將印刷穿過至阻劑的次解析輔助特徵。具體而言，校準印刷次解析輔助特徵模型係藉由收集其他將印刷穿過至阻劑之次解析輔助特徵以及其他將不印刷穿過至阻劑之次解析輔助特徵的不同SEM影像而產生。

再看到步驟205，檢查所偵測到之次解析輔助特徵(亦即將印刷穿過至阻劑之次解析輔助特徵)的維度，以判斷一個或多個次解析輔助特徵是否將蝕刻穿過至基底。尤其是，此步驟在OPC步驟期間出現。在步驟207中，次解析輔助特徵小於一個或多個維度控制，因此，將不蝕刻穿過至基底，然後在步驟209中維持該等次解析輔助特徵。一個或多個維度控制例如可包括具有小於將穿過至基底者之維度的圓圈或橢圓及/或具有小於將蝕刻穿過至基底者之最大線寬的線條。

然而，步驟207中若偵測到的次解析輔助特徵不小於一個或多個維度控制，則在步驟211中，那些次解析輔助特徵會藉由縮減其尺寸至小於將蝕刻穿過至基底者之維度或藉由將其移離遮罩而修改。更具體地說，減小次解析輔助特徵的維度直到達到將印刷穿過至阻劑、但不 會蝕刻穿過至基底的最大尺寸。一旦已在步驟211中修改次解析輔助特徵，即可在步驟213中形成遮罩。

第3圖根據本揭露的示例性具體實施例，描述使用含次解析輔助特徵蝕刻模擬蝕刻察覺SPA引擎的SSP方法以用於形成光微影遮罩的製程流程。看到步驟301，在具有複數個待形成於基底上之特徵及複數個次解析輔助特徵兩者的遮罩上模擬微影製程。如同第2圖，微影製程包括光學模擬、阻劑化學模擬、以及第二蝕刻製程，並且模擬係在遮罩上循序進行。

在步驟303中，偵測將印刷穿過至阻劑的次解析輔助特徵。類似於第2圖的步驟203，第3圖的偵測程序包括產生校準印刷次解析輔助特徵模型，例如CTR模型，其能夠在執行模擬前預測將印刷穿過至阻劑的次解析輔助特徵。之後，在步驟305中，在將印刷穿過至阻劑的次解析輔助特徵上模擬第一蝕刻製程以判斷一個或多個次解析輔助特徵是否將會蝕刻穿過至基底。

再看到步驟307，藉由僅在各次解析輔助特徵的阻劑輪廓上放置蝕刻模擬點而模擬第一蝕刻製程。結果，對複數個待形成之特徵模擬第三蝕刻製程以僅判斷該等特徵的密度計算，這會使第一蝕刻製程快相當多。類似於第2圖步驟205的維度檢查程序，在OPC步驟期間模擬步驟307的第一蝕刻製程。更具體地說，僅在各次解析輔助特徵上套用蝕刻模擬點與目前商用的蝕刻模擬相容，並且因次解析輔助特徵的尺寸而有效率，原因在於蝕刻模擬 經常以輪廓為基礎，而微影印刷次解析輔助特徵應當會具有最小輪廓尺寸。或者，可藉由在複數個特徵之每一個及複數個次解析輔助特徵之每一個的各別阻劑輪廓上放置蝕刻模擬點以模擬第一蝕刻製程(為了便於描述未示於圖中)。不過，到處套用蝕刻模擬點會使計算成本昂貴。

在步驟309中，若第一蝕刻製程模擬判斷次解析輔助特徵小於將蝕刻穿過至基底的維度，則在步驟311中，次解析輔助特徵維持在遮罩上。然而，若第一蝕刻製程模擬判斷次解析輔助特徵大於將蝕刻穿過至基底的維度，則在步驟313中，次解析輔助特徵係藉由縮減其尺寸至小於將蝕刻穿過至基底者的維度或藉由將次解析輔助特徵移離遮罩而修改。再一次，類似於第2圖所述的程序，反復減小複數個次解析輔助特徵的維度直到達到將印刷穿過至阻劑但不會蝕刻穿過至基底的最大尺寸。一旦已在步驟313修改次解析輔助特徵，即可在步驟315中形成遮罩。

本揭露的具體實施例可達成許多技術功效，包括明顯改良製程窗口(PW)。更具體地說，得以改良製程變異(PV)帶寬及焦深(DoF)兩者。藉由實施例，在PV帶大體為6.5奈米且DoF大體為106毫米(mm)的示例性使用案例中，第2及3圖中所述的方法可將PV帶縮減至5.69奈米，表示大約有12.5%的改良，並且可將DoF增大到138毫米，表示大約有30%的改良。本揭露之具體實施例在各種工業應用中享有效益，例如，微處理器、智慧型手機、行動電話、蜂巢式手機、機上盒、DVD錄影機與播放器、 車輛導航、印表機與週邊裝置、網路與電信設備、遊戲系統、以及數位照相機。本揭露對於32奈米及之後技術的DUV技術享有產業利用性，並且由於其在處理時開始運用次解析輔助特徵也將適用於EUV技術。

在前述說明中，本揭露係引用其明確示例性具體實施例予以說明。然而，明顯的是，可對其實施各種改進和變更而不脫離本揭露較廣之精神與範疇，如申請專利範圍所提。因此，說明書與圖式要視為描述性而非限制性。得以理解的是，如本文所述，本揭露可使用各種其它組合與具體實施例並且可在本發明概念之範疇內作任何變更或改進。

201‧‧‧步驟

203‧‧‧步驟

205‧‧‧步驟

207‧‧‧步驟

209‧‧‧步驟

211‧‧‧步驟

213‧‧‧步驟

Claims (18)

1. 一種製造半導體裝置之方法，包含：產生能夠預測複數個將印刷穿過至阻劑之次解析輔助特徵(SRAF)的校準印刷次解析輔助特徵模型；對具有複數個待形成於基底上之特徵和該等次解析輔助特徵兩者的遮罩進行遮罩至阻劑模擬；偵測該複數個將印刷穿過至該阻劑的次解析輔助特徵；檢查該所偵測之次解析輔助特徵的維度，以判斷一個或多個該等次解析輔助特徵是否將蝕刻穿過至該基底；修改該一個或多個次解析輔助特徵；以及在該一個或多個次解析輔助特徵已修改後形成該遮罩。
2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，包含藉由下列步驟進行模擬：進行光學模擬；進行阻劑化學模擬；以及進行蝕刻製程模擬。
3. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中，該等模擬係循序進行。
4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，包含藉由下列步驟產生該校準印刷次解析輔助特徵模型：收集其他將印刷穿過至阻劑之次解析輔助特徵及 其他將不印刷穿過至該阻劑之次解析輔助特徵的不同掃描式電子顯徵鏡(SEM)影像。
5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，包含在光學鄰近校正(OPC)步驟期間檢查該等所偵測之次解析輔助特徵的維度。
6. 如申請專利範圍第1項所述的方法，更包含維持小於一個或多個維度控制的次解析輔助特徵。
7. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中，該一個或多個維度控制包括維度小於將蝕刻穿過至該基底者的圓圈或橢圓及/或最大線寬小於將蝕刻穿過至該基底者的線條。
8. 如申請專利範圍第1項所述的方法，包含藉由下列步驟修改該一個或多個次解析輔助特徵：將該一個或多個次解析輔助特徵的尺寸縮減至小於將蝕刻穿過至該基底者或藉由將該一個或多個次解析輔助特徵移離該遮罩。
9. 如申請專利範圍第1項所述的方法，更包含反復減小該複數個次解析輔助特徵的維度，直到該複數個次解析輔助特徵達到將印刷穿過至該阻劑但將不蝕刻穿過至該基底的最大尺寸。
10. 一種半導體裝置，包含：遮罩，具有複數個待形成於基底上的特徵以及複數個次解析輔助特徵(SRAF)兩者，其中，該等次解析輔助特徵小於將蝕刻穿過至該 基底者的圓圈或橢圓的維度及/或最大線寬小於將蝕刻穿過至該基底者的線條。
11. 一種製造半導體裝置之方法，包含：在具有複數個待形成於基底上之特徵以及複數個次解析輔助特徵(SRAF)兩者的遮罩上模擬微影製程；偵測該複數個將印刷穿過至阻劑的次解析輔助特徵；在該等次解析輔助特徵上之每一個的阻劑輪廓上放置蝕刻模擬點模擬第一蝕刻製程，以判斷一個或多個該等次解析輔助特徵是否將蝕刻穿過至該基底；修改該一個或多個次解析輔助特徵；以及在該一個或多個次解析輔助特徵已修改後形成該遮罩。
12. 如申請專利範圍第11項所述的方法，包含藉由下列步驟模擬該等微影製程：進行光學模擬；進行阻劑化學模擬；以及進行第二蝕刻製程模擬。
13. 如申請專利範圍第12項所述的方法，其中，該等微影製程係循序進行。
14. 如申請專利範圍第11項所述的方法，更包含對該複數個特徵模擬第三蝕刻製程，以判斷密度計算。
15. 如申請專利範圍第11項所述的方法，包含藉由下列步驟模擬該第一蝕刻製程： 在該複數個特徵之每一個的各別阻劑輪廓上放置蝕刻模擬點。
16. 如申請專利範圍第11項所述的方法，包含在光學鄰近校正(OPC)步驟期間模擬該第一蝕刻製程。
17. 如申請專利範圍第11項所述的方法，包含藉由下列步驟修改一個或多個該等次解析輔助特徵：將該一個或多個次解析輔助特徵的尺寸縮減至小於將蝕刻穿過至該基底者或藉由將該一個或多個次解析輔助特徵移離該遮罩。
18. 如申請專利範圍第11項所述的方法，更包含反復減小該複數個次解析輔助特徵的維度，直到該複數個次解析輔助特徵達到將印刷穿過至該阻劑但不會蝕刻穿過至該基底的最大尺寸。