CN101957555B

CN101957555B - 掩模版图修正方法、掩模版制作方法和光学邻近校正方法

Info

Publication number: CN101957555B
Application number: CN200910054943A
Authority: CN
Inventors: 李承赫
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2029-07-16
Also published as: CN101957555A

Abstract

一种掩模版图修正方法、掩模版制作方法和光学邻近校正方法，其中所述掩模版图修正方法，包括：检查掩膜版图，判断是否存在会产生旁瓣的区域；如果不存在，则将所述掩模版图作为新的掩模版图，停止对其进行修正；如果存在，继续进入下一步修正；在所述掩膜版图产生旁瓣的区域内添加辅助图形，形成新的掩膜版图，重新检查掩模版图，直至新的掩膜版图中不再出现会产生旁瓣的区域，修正停止。本发明根据将掩模版图各区域的曝光能量与阈值相比较，添加辅助图形，从而抑制旁瓣效应，实施简单，不影响其它的工艺参数，且有利于提高生产效率。

Description

掩模版图修正方法、掩模版制作方法和光学邻近校正方法

技术领域

本发明涉及光刻技术，特别是掩模版图修正方法、掩模版制作方法和光学邻近校正方法。

背景技术

随着集成电路设计的高速发展，掩模版图图形的尺寸日益缩小，光学邻近效应越来越明显，即曝光光线穿过掩模版并投射到硅片表面的光刻胶上时，在光刻胶表面所形成的图案相较于掩模版图形会出现变形和偏差，从而影响在硅片表面所形成的图形，即光刻图形。为了保证光刻图形的精确性，相移掩膜(PSM，Phase Shift Mask)技术越来越多地被采用。

理论上，掩模版中透光缝隙处的电场E1应该是相同的，然而，当相邻缝隙距离非常小时，相邻缝隙之间会产生光的衍射，并使缝隙间的电场增强。此时，掩模版图投影至硅片上，所获得的像图案由于过于接近，将无法被分辨出来。相移掩膜PSM技术是指，在相邻的透光缝隙处设置厚度与1/2光波长成正比的相移层，使透过相移层的曝光光线与其他透射光产生180度的光相位差，从而使在相邻透光缝隙中间点上的光强互相抵消或减弱。

相移掩膜主要包括交替相移掩膜Alt-PSM(alternating Phase Shift Mask)和衰减相移掩膜Att-PSM(Attenuated Phase Shift Mask)两种类型。其中，衰减相移掩膜技术是指采用半透明的薄膜作为相移层，将所述薄膜覆盖于相邻的缝隙上，使通过该相移层的透射光反相。在曝光过程中，常采用曝光能量阈值来区分是否具有对应的掩模版图图案；当光强迭加后的结果未超过所述阈值，则认为没有对应的掩模版图图案；而当光强迭加后的结果超过所述阈值，则认为存在对应的掩模版图图案，并可通过后续的显影漂洗工艺将其显示出来。借助于上述衰减相移掩膜方法，能够在硅片上获得分离的相邻的像图案，提高分辨率以及扩大工艺窗口。

然而，由于衰减相移掩膜采用半透明的薄膜，一般来说仍具有5％-20％的透光性，这使得部分曝光光线在一些不存在掩模版图图案与之对应的硅片位置产生了迭加。当迭加的曝光能量超出了所述阈值时，在硅片上将显示出像图案。这种掩模版图中没有而曝光后的硅片上出现的图案被称为旁瓣。旁瓣效应大大影响了关键尺寸，制约了工艺窗口。

为抑制旁瓣效应，专利号为200310109456.3、名称为“一种防止旁瓣被刻蚀转移到衬底的方法”的中国专利中，公开了一种防止旁瓣被刻蚀转移到衬底的方法，通过在接触孔光刻后以及刻蚀前增加烘烤的步骤，使光刻胶产生流动并填平旁瓣，从而控制旁瓣被转移到硅片上。但是由于无法一次性获得烘烤的温度和时间范围，该方案需要重复多次光刻和烘烤的工艺步骤，浪费材料和人工，并且该方案基于光刻胶的流动进行校正，并不能对其流动的方向性和流动量进行控制，使其结果具有不确定性，不利于产品和制程的稳定。

此外，现有技术中对于降低旁瓣效应还有若干解决方案，例如，可通过增大掩模版图相对于设计图形的关键尺寸增量来减小旁瓣效应，但该方法同时会导致焦深变小；还可通过调整曝光光源数值孔径(NA)或一致性参数(sigma)来降低旁瓣效应，然而该方法给严重地抑制工艺窗口大小以及焦深；由于掩模版图与相关的设计图形相对应，还可通过修改设计图形来降低旁瓣效应，然而设计图形涉及到众多电路元件以及电路的功能性实现，对设计图形的修改会带来巨大的工作量。

发明内容

本发明解决的问题是降低采用衰减相移掩膜技术进行光刻所导致的旁瓣效应。

为解决上述问题，本发明提供了一种掩模版图修正方法，包括：检查掩膜版图；判断是否存在会产生旁瓣的区域，如果不存在，则将所述掩模版图作为新的掩模版图，停止对其进行修正；如果存在，继续进入下一步修正；在所述掩膜版图产生旁瓣的区域内添加辅助图形，形成新的掩膜版图，重新检查掩模版图，直至新的掩膜版图中不再出现会产生旁瓣的区域，修正停止。

另外，本发明还提供了一种包括所述掩模版图修正方法的掩模版制作方法，还包括：根据新的掩模版图，制作掩模版。

此外，本发明还提供了一种包括所述掩模版图修正方法的光学邻近校正方法，还包括：根据新的掩模版图，对设计图形进行光学邻近校正。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：根据曝光能量迭加的规律，当迭加的曝光能量超出阈值且对应的掩模版图中无图案时，添加辅助图形，从而抑制旁瓣效应，对曝光图形进行修正，并且还可对添加了辅助图形的新的掩模版图重复进行修正，直至不再出现产生旁瓣的区域，从而获得具有较好曝光效果的掩膜版。

附图说明

图1是本发明掩模版图修正方法实施方式的流程示意图；

图2和图3分别是本发明掩模版图修正方法具体实施例中掩膜版图中两个相邻图案所对应的电场分布和曝光能量分布的示意图；

图4和图5是本发明掩模版图修正方法具体实施例中对所述产生旁瓣的区域进行分解的版图示意图；

图6和图7是本发明掩模版图修正方法具体实施例中根据电场场强分布和曝光能量分布对产生旁瓣进行修正的示意图；

图8至图12是本发明掩模版图修正方法具体实施例的版图示意图；

图13是本发明掩模版制作方法实施方式的流程示意图；

图14是图13中步骤S12实施方式的流程示意图；

图15是本发明光学邻近校正方法实施方式的流程示意图。

具体实施方式

本发明根据曝光能量迭加的规律，当迭加的曝光能量超出阈值且对应的掩模版图中无图案时，添加辅助图形，用于对曝光图形进行修正，从而抑制旁瓣效应，并且对添加了辅助图形的新的掩模版图重复进行修正，直至不再出现产生旁瓣的区域，从而获得新的掩膜版图。

下面结合附图和实施例，对本发明实施方式作进一步说明。

参考图1，本发明实施方式提供了一种掩模版图修正方法，包括：步骤S1，检查掩膜版图；步骤S2，判断是否存在会产生旁瓣的区域，如果不存在，则将所述掩模版图作为新的掩模版图，停止对其进行修正，如果存在，进入步骤S3；步骤S3，在所述掩膜版图产生旁瓣的区域内添加辅助图形，形成新的掩膜版图，重新对新的掩模版图执行步骤S1，直至修正停止。

具体来说，步骤S1可包括：对所述掩膜版图进行曝光模拟，获得模拟的曝光图形。其中，所述曝光模拟可采用光学模型对所述掩模版图的尺寸和位置进行曝光工艺步骤的模拟，并获得模拟的曝光结果。所述光学模型可包括多个高斯核函数，通过多个高斯核函数的卷积对各种光学工艺参数的变化进行调整，所述光学工艺参数具体可包括光源波长、树脂孔径、相干系数、折射系数等。

获得所述曝光图形后，步骤S2可包括：获得掩模版图的曝光能量分布；检查曝光能量分布，获得产生旁瓣的区域，所述产生旁瓣的区域对应于曝光能量超过阈值且所述掩膜版图中无图案的区域。

参考图2和图3，根据掩膜版图中两个相邻图案A1和图案A0所对应的电场分布和曝光能量分布图。在波动光学中，当仅考虑光传播方向上的能量传输时，光强和电场存在如式(1)所述的关系：

I (r) = \frac{1}{T} {&Integral;}_{0}^{τ} \sqrt{\frac{ϵ}{μ}} E^{2} (r, t) dt = \frac{1}{2} \sqrt{\frac{ϵ}{μ}} {E_{m}}^{2} (r) - - - (1)

其中，I为光强，T为电场周期，E(r，t)为电场场强，E_m(r)为电场场强幅值，r为距离图案A1和图案A0的距离。。

也就是说，光强与电场场强幅值的平方呈正比。衰减相移掩膜使所述相邻图案A1和A0处的电场增强，而所述相邻图案A1和A0之间的电场相互抵消之后减小为零或反向增大；相应地，体现在曝光能量分布图上，则在所述相邻图案A1和A0之间，呈现出曝光能量增大甚至超过阈值。因而，在该掩膜版图上，与曝光能量大于阈值相对应的区域200经曝光之后，会在硅片与所述区域对应的位置上产生旁瓣。

基于上述原理，将掩模版图中每个区域的曝光能量与阈值相比较。在一种实施方式中，首先，可将掩膜版图分为若干个子区域，检查每个子区域，获得每个子区域的曝光能量；其中，对曝光能量的计算或估计可采用任一种计算方法，所选取的计算方法并不对本发明的构思造成限制；也可根据光学仪器获取每个子区域的曝光能量。然后，将每个子区域的曝光能量与阈值进行比较。

在另一种实施方式中，还可根据所述产生旁瓣的区域出现的概率，将掩模版图划分为可疑区域和一般区域，然后再比较曝光能量与阈值。其中，所述产生旁瓣的区域在所述可疑区域内出现的概率较高。发明人经过多次试验发现，旁瓣效应在掩模版图中各图案的两侧、图案之间以及版图的边缘出现概率比较高，因此可将这些区域设置为可疑区域。

接下来，可以先将可疑区域划分为若干个子区域，对每个子区域进行检查，确认是否存在曝光能量高于阈值的子区域，然后再对一般区域进行划分和检查；还可以仅对可疑区域进行排查，而忽略一般区域。

此外，在获得所述曝光图形后，步骤S2还可通过将所述曝光图形与所述掩膜版图进行对比，从而在所述掩模版图中确定产生旁瓣的区域。

接下来，执行步骤S3。具体来说，步骤S3可包括：对所述掩模版图中产生旁瓣的区域进行分解；根据分解结果，添加辅助图形。

出于辅助图形的设计目的，所述添加的辅助图形需要考虑到，一方面通过所述辅助图形的尺寸大小、数量和放置位置等以实现旁瓣效应的消除，另一方面所述辅助图形不能出现在曝光后的硅片上。因此，可先对较大的区域进行分解，然后再根据分解结果，产生辅助图形。

在一个具体实施例中，参考图4和图5，当获得掩模版图中相邻图案101和102之间的产生旁瓣的区域110时，如果直接按照该区域110产生辅助图形，由于尺寸过大，将显示在曝光后的硅片上，因此首先对区域110进行分解；具体来说，在分解过程中，可根据分解区域与原区域110的比例和相对位置，以及分解区域与图案101和图案102之间的关系，将区域110分解为四个子区域。然后，分别根据这四个子区域，产生辅助图形111、112、113和114。

由于每一个新添加的辅助图形都是独立获得的，因此不同的辅助图形之间，甚至辅助图形与原版图图形之间，都可能因为其它辅助图形的加入而导致曝光能量分布产生新的变化。因此对新的掩膜版图重复多次进行步骤S1和步骤S2，直至新的掩膜版图中不再出现会产生旁瓣的区域。

在本发明掩模版图修正方法的一个具体实施例中，参考图6，首先，在掩模版图300上，获得沿A-A’方向的电场场强分布曲线311以及曝光能量分布曲线321，由于存在旁瓣效应，将沿A-A’方向的曝光能量与阈值相比较，获得掩模版图中产生旁瓣的区域所对应的曝光能量在301范围内。接着，参考图7，确定掩模版图中所述产生旁瓣的区域，并添加辅助图形302；曝光光线穿过辅助图形302，沿A-A’方向产生具有电场场强曲线310的电场。在辅助图形302的位置，原先的电场场强曲线311与辅助图形302的电场场强曲线330迭加，获得修正后的曝光能量曲线322，从而抑制了旁瓣效应。

在本发明掩模版图修正方法的另一个具体实施例中，参考图8至图12。参考图8，掩模版图400上具有多个图案401。参考图9，将掩模版图400进行曝光模拟，获得所产生的旁瓣以及其掩模版图400上对应的区域，例如通过读取掩模版图400中每个子区域的曝光能量，将曝光能量分布超过阈值的区域标注出来，并与掩模版图400进行比较，从而确定旁瓣410在掩模版图400上对应的区域。参考图10，采用本发明掩模版图修正方法对掩模版图400进行修正，以获得新的掩模版图500，例如对于旁瓣410的修正包括：将旁瓣410对应的区域分解为多个子区域，并在每个子区域内添加辅助图形，获得旁瓣410对应的辅助图形组510。参考图11，再次对新的掩模版图500进行曝光模拟，并获得所产生的旁瓣520。参考图12，用本发明掩模版图修正方法对掩模版图500进行修正，以获得对旁瓣520进行修正的辅助图形620，进而获得新的掩模版图600。

此外，参考图13，基于上述掩模版图修正方法，本发明还提供了一种掩模版制作方法，包括：步骤S11，根据所述掩模版图修正方法，获得掩模版图；步骤S12，根据所述掩模版图，制作掩模版。

其中，步骤S12可采用现有的任一种掩模版制作方法。例如，参考图14，在一种具体实施方式中，步骤S12可包括：步骤S201，硅片清洗处理；具体来说，可用浓硫酸煮，以使硅片表面清洁，并通过去离子水冲洗以及烘干，使硅片表面干燥，从而能和光刻胶很好地粘附。步骤S202，将光刻胶均匀地涂布于硅片表面。步骤S203，对硅片进行前烘，以使其中的溶剂挥发；例如，可在80-110℃下将硅片前烘5-10分钟。步骤S204，根据所述掩模版图，对硅片进行选择曝光；本领域技术人员可根据实际生产和设计要求，采用现有的曝光***以及曝光光线，根据所述掩模版图对硅片进行曝光，所选择的曝光***以及曝光光线不对本发明构思造成影响。步骤S205，显影，即选择性地除去光刻胶。步骤S206，腐蚀光刻胶层上出现的金属蒸发层。步骤S207，去胶；具体来说，可采用浓硫酸煮沸，使胶层炭化脱落，然后用水冲洗。

此外，参考图15，本发明还提供了一种基于上述掩模版图修正方法的光学邻近校正方法，包括：步骤S21，检查掩膜版图；步骤S22，判断是否存在会产生旁瓣的区域，如果存在，进入步骤S23，如果不存在，则进入步骤S24；步骤S23，在所述掩膜版图中确定会产生旁瓣的区域，并在所述区域添加辅助图形，形成新的掩膜版图，重新对新的掩模版图执行步骤S21；步骤S24，根据新的掩模版图，对与所述掩模版图对应的设计图形进行光学邻近校正。

在步骤S24中，获得新的测试图形后，本领域技术人员可采用现有校正方法，根据所形成的新的测试图形，对与所述掩模版图对应的设计图形进行光学邻近校正，以及使校正后的设计图形根据增大的工艺窗口进行曝光。

相较于现有技术，本发明根据曝光能量迭加的规律，当迭加的曝光能量超出阈值且对应的掩模版图中无图案时，添加辅助图形，从而抑制旁瓣效应，对曝光图形进行修正，并且还可对添加了辅助图形的新的掩模版图重复进行修正，直至不再出现产生旁瓣的区域，从而获得具有较好曝光效果的掩膜版。

此外，本发明还可根据多种计算方法获取掩模版图中各区域所对应的曝光能量，不会对工艺窗口、焦深等工艺参数造成影响，操作方便，而且对曝光能量的计算过程还可通过计算机实现，节省了时间和精力，提高了生产效率。

虽然本发明已通过较佳实施例说明如上，但这些较佳实施例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，应有能力对该较佳实施例做出各种改正和补充，因此，本发明的保护范围以权利要求书的范围为准。

Claims

1.一种掩模版图修正方法，其特征在于，包括：

检查掩模版图，判断是否存在会产生旁瓣的区域；如果不存在，则将所述掩模版图作为新的掩模版图，停止对其进行修正；如果存在，继续进入下一步修正；

在所述掩模版图产生旁瓣的区域内添加辅助图形，形成新的掩模版图，重新检查掩模版图，直至新的掩模版图中不再出现会产生旁瓣的区域，修正停止；其中，所述在掩模版图产生旁瓣的区域内添加辅助图形包括：

对所述掩模版图中产生旁瓣的区域进行分解；

根据分解结果，产生对应于所述分解结果的多个独立的辅助图形，并将所述辅助图形添加至所述产生旁瓣的区域。

2.如权利要求1所述的掩模版图修正方法，其特征在于，所述检查掩模版图，判断是否存在会产生旁瓣的区域包括：对所述掩模版图进行曝光模拟，获得模拟的曝光图形，根据所述曝光图形，判断是否存在会产生旁瓣的区域。

3.如权利要求1所述的掩模版图修正方法，其特征在于，所述检查掩模版图，判断是否存在会产生旁瓣的区域包括：

获得掩模版图的曝光能量分布；

根据所述曝光能量分布，获得产生旁瓣的区域，所述产生旁瓣的区域对应于曝光能量超过阈值且所述掩模版图中无图案的区域。

4.如权利要求3所述的掩模版图修正方法，其特征在于，所述根据曝光能量分布获得产生旁瓣的区域包括：

将所述掩模版图分为若干个子区域；

检查每个子区域，获得其对应的曝光能量；

将每个子区域的曝光能量与阈值进行比较，获得所述产生旁瓣的区域。

5.如权利要求3所述的掩模版图修正方法，其特征在于，所述根据曝光能量分布获得产生旁瓣的区域包括：

根据所述产生旁瓣的区域出现的概率，将所述掩模版图分为可疑区域和一般区域，其中，所述产生旁瓣的区域在所述可疑区域内出现的概率高于其在所述一般区域出现的概率；

将可疑区域划分为若干个子区域，对每个子区域进行检查，然后再对一般区域进行划分和检查。

6.如权利要求3所述的掩模版图修正方法，其特征在于，所述根据曝光能量分布获得产生旁瓣的区域包括：

仅将可疑区域划分为若干个子区域，对每个子区域进行检查，确认是否存在曝光能量高于阈值的子区域，以获得产生旁瓣的区域。

7.如权利要求5或6所述的掩模版图修正方法，其特征在于，所述可疑区域为掩模版图中各图案的两侧、图案之间以及版图的边缘中任一种或其组合。

8.一种包括权利要求1-7所述任一种掩模版图修正方法的掩模版制作方法，还包括：根据新的掩模版图，制作掩模版。

9.一种包括权利要求1-7所述任一种掩模版图修正方法的光学邻近校正方法，还包括：根据新的掩模版图，对设计图形进行光学邻近校正。