CN1405626A - 一种主动光学接近修正法 - Google Patents

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Abstract

本发明是提供一种利用计算机辅助设计以修改一光罩图案(photo mask pattern)的方法，该光罩图案是用来制作一光罩，以转移至一半导体芯片表面的光阻层上，形成一预定的原始图案；本发明方法是先依据一预定的光学接近效应(opticproximityeffect)进行一第一修正，再依据一预定的直线末端紧缩效应(line end shortening effect)进行一第二修正；本发明可避免后续在对该原始图案进行一修整蚀刻制程(trim down etchingprocess)以缩减该原始图案的线宽时，发生该直线末端紧缩效应。

Description

一种主动光学接近修正法
技术领域
本发明是提供一种主动光学接近修正法(aggressive opticalproximity correction)，尤指一种避免直线末端紧缩效应的光学接近修正法。
背景技术
为了在半导体芯片上形成一设计的集成电路(integratedcircuits)，目前的半导体制程均是先制作一光罩并在光罩上形成一设计的图案，然后再借由一微影(photolithography)制程来将光罩上的图案以一定的比例转移(transfer)到半导体芯片表面的光阻层上，进而将集成电路的布局(layout)图案顺利地转移到半导体芯片上。因此微影制程几乎可说是半导体制程中最重要的一个步骤。
然而当电路的组件尺寸日益缩小，在经过微影制程之后，芯片表面的电路图案与原始光罩图案之间的差异也随之增大，尤其是光学接近效应(optical proximity effect)造成的转角圆形化(corner rounding)以及直线末端紧缩(line end shortening)等等，是典型可以观察到的现象。
为了避免光学接近效应造成芯片上的图案与光罩图案不一致，目前解决的方法多是利用计算机辅助设计(computer aided design，CAD)来对光罩图案进行一光学接近修正(optical proximitycorrection，OPC)，以消除光学接近效应，然后再依据修正过的光罩图案进行图案转移。此外，为因应制程线宽不断缩小的要求，现今的趋势，是于该光罩图案于芯片表面中形成之后，再对图案化的光阻层进行一修整蚀刻制程(trim etching process)，使制程的线宽能继续缩减至曝光极限之下，以达成更小面积容纳有更多组件的目的。
请参考图1，图1为习知的光学接近修正的运算流程图。如图1所示，习知利用计算机辅助设计(computer aided design，CAD)进行的光学接近修正，是先利用一输入装置将光罩图案的原始布局图(original layout)输入至计算机的内存中，然后输入光罩条件设定值(illumination conditions)等操作参数，以进行一光学程序计算，仿真光罩图案在芯片表面所形成的芯片图案布局图。之后将仿真出的芯片图案布局图与储存的光罩图案布局图进行比对，当二者图案相符合时，亦即二者图案的比对结果合于一容许误差(tolerance)时，即利用一输出装置将光罩图案布局图输出，并形成于一透明光罩之上。若是二者图案不符合，则针对比对出的不符合部分进行光罩图案布局图的修改，再将修正后的光罩图案布局图作为一原始布局图储存于内存中，并依照上述步骤重新进行整个流程的运算回路(calculation loop)，直到芯片图案布局图与修正后的光罩图案布局图的比对结果相符合。
请参考图2及图3，图2及图3是以一直线图案为例，一原始布局图案、该布局图案依序经过光阻曝光显影(after developmentinspection，ADI)以及进行一修整蚀刻制程形成的芯片图案布局图的示意图。图2为在未经过光学接近修正的情形下，一原始布局图案10以及原始布局图案10依序经过一光阻曝光显影(afterdevelopment inspection，ADI)13以及进行一修整蚀刻制程15形成的芯片图案布局图14、16的示意图。其中原始布局图案10由于在显影制程13中受到光学接近效应的影响，以及后续的修整蚀刻制程15造成的直线末端缩减效应，因此最后形成的芯片图案布局图14与原始布局图案10有明显差异。图3为利用光学接近修正后，一布局图案16以及布局图案16依序经过一光阻曝光显影(afterdevelopment inspection，ADI)13以及进行一修整蚀刻制程15形成的芯片图案布局图18、20的示意图。其中布局图案16为图2中的原始布局图案10经过光学修正的结果，因此经过微影13与修整蚀刻制程15形成的芯片图案布局图20与原始布局图案10差异较小。
然而，由于习知对光罩图案进行的光学接近修正，主要是以消除光学接近效应为目的，并未考虑该修整蚀刻制程造成的直线末端缩减的现象，因此原始布局图案与实际形成的芯片图案布局图仍有相当的差异，进而产生失焦(defocus)与曝光容忍度(exposurelatitude，EL)降低的问题，不但使得光罩图案严重失真，同时亦有可能因为要避免该直线末端缩减的现象而缺乏足够的制程空间(process window)。这种情形尤其在最小线宽缩减至0.13微米以下时，最为明显。
发明内容
因此，本发明的主要目的即在于避免该修整蚀刻制程造成的直线末端紧缩的效应，以解决失焦与曝光容忍度降低等的问题，并同时改善制程空间(process window)。
本发明是提供一种利用计算机辅助设计以修改一光罩图案(photo mask pattern)的方法，该光罩图案是用来制作一光罩，以转移至一半导体芯片表面的光阻层上，形成一预定的原始图案。本发明方法是先依据一预定的光学接近效应(optic proximityeffect)进行一第一修正，再依据一预定的直线末端紧缩效应(lineend shortening effect)进行一第二修正。本发明可避免后续在对该原始图案进行一修整蚀刻制程(trim down etching process)以缩减该原始图案的线宽时，发生该直线末端紧缩效应。
一种用来修正一光罩图案(photo mask pattern)的主动光学接近修正法(aggressive optical proximity correction)，该主动光学接近修正法包含有下列步骤：
依据一预定的光学接近效应(optic proximity effect)的检测条件来检测该光罩图案中会发生该光学接近效应之处，并于符合该条件之处进行一第一修正，以消除该会发生该光学接近效应之处的光学接近效应；以及
依据一预定的直线末端紧缩效应(line end shorteningeffect)的检测条件来检测经该第一修正后的该光罩图案以找出会发生该直线末端紧缩效应之处，并于符合该条件之处进行一第二修正，以消除该会发生该直线末端紧缩效应之处的直线末端紧缩效应。
一种利用一计算机来修改一原始光罩图案的方法，该计算机包含有一内存用来储存一原始光罩图案、一第一与第二检测程序及一第一与第二修正程序，以及一处理器用来执行储存于该内存内的各该程序，该方法包含有下列步骤：
利用该处理器来执行该第一检测程序，以依据一预定的光学接近效应(optic proximity effect)的检测条件来检测该内存中的该原始光罩图案中会发生该光学接近效应之处，并于符合该条件之处利用该第一修正程序来进行一第一修正，以消除该会发生该光学接近效应之处的光学接近效应；以及
利用该处理器来执行该第二检测程序，以依据一预定的直线末端紧缩效应(line end shortening effect)的检测条件来检测经过该第一修正后的该原始光罩图案以找出会发生该直线末端紧缩效应之处，并于符合该条件之处利用该第二修正程序来进行一第二修正，以消除该会发生该直线末端紧缩效应之处的直线末端紧缩效应，形成一修正光罩图案；
其中该修正光罩图案是用来形成于一光罩表面，以于一微影制程中，被转移至一半导体芯片表面的光阻层上，并于该光阻层中形成一相对应的原始图形。
由于本发明是利用两次修正程序来修改光罩图案，以改善微影制程中的光学接近效应，以及后续修整蚀刻制程造成的直线末端紧缩效应所引起的图形失真以及其所带来的失焦与曝光容忍度的降低等的问题。
附图说明
图1为习知的光学接近修正的运算流程图；
图2为在未经过光学接近修正的情形下，一原始布局图案、该原始布局图案依序经过光阻曝光显影以及进行一修整蚀刻制程形成的芯片图案布局图的示意图；
图3为利用光学接近修正后，一布局图案、该布局图案依序经过光阻曝光显影以及进行一修整蚀刻制程形成的芯片图案布局图的示意图；
图4为本发明的主动光学接近修正法的运算流程图；
图5为利用本发明的主动光学接近修正后，一布局图案、该布局图案依序经过光阻曝光显影以及进行一修整蚀刻制程形成的芯片图案布局图的示意图。
图号说明：
10        原始布局图案
16、30    布局图案
13、31    显影制程
15、33    修整蚀刻制程
12、14、18、20、32、34    芯片图案布局图
具体实施方式
本发明是一种利用计算机辅助设计(computer aided design，CAD)修改一光罩图案(photo mask pattern)的主动光学接近修正法，该光罩图案是用来制作一光罩，而该光罩则是用于一微影制程中，用来使一半导体芯片的一预定区域表面的光阻层形成一预定的原始图形。
本发明的主动光学接近修正法是先依据一预定的光学接近效应(optic proximity effect)以对光罩图案进行一第一修正，以降低该光罩图案自一光罩转移至一半导体芯片表面时所可能产生的光学接近效应。然后依据一修整蚀刻制程可能造成的直线末端紧缩效应，利用一包含一多阶方程式的修正程序以对该光罩图案进行第二修正。其中该光罩图案于芯片表面的光阻层中形成后，另对该图案化的光阻层进行一修整蚀刻制程(trim down etching process)，使该原始图案的最小线宽，能缩减至约0.13微米以下。
请参阅图4，图4为本发明的主动光学接近修正法的运算流程图。如图4所示，本发明是先利用一输入装置将光罩图案的原始布局图(original layout)输入至计算机的内存中，然后输入光罩条件设定值(illumination conditions)等操作参数，以进行一光学程序计算。此光学程序计算是用来避免该光罩图案在进行曝光的过程中，发生过度曝光(overexpose)或是曝光不足(underexpose)等的导致分辨率减损(resolution loss)的现象，进而避免转移至光阻层中的原始图形产生如转角圆形化效应(corner roundingeffect)等的光学接近效应。接着再将一修整蚀刻制程的操作参数输入，以进行一直线末端缩减效应的程序计算。其中，该修整蚀刻制程的操作参数可由习知一般半导体制程中发生的直线末端紧缩效应(line end shortening effect)结果逆推计算得之，故在此不多加赘述。
最后，结合上述二次的程序计算结果，再仿真在芯片表面形成的芯片图案布局图。之后将仿真出的芯片图案布局图与储存的光罩图案布局图进行比对，当二者图案相符合时，亦即二者图案的比对结果合于一容许误差(tolerance)时，即利用一输出装置将光罩图案布局图输出。若是二者图案不符合，则针对比对出的不符合部分进行光罩图案布局图的修改，修正后的光罩图案布局图作为一原始布局图储存于内存中，并依照上述步骤重新进行整个流程的运算回路(calculation loop)，直到芯片图案布局图与修正后的光罩图案布局图的比对结果相符合，并将该光罩图案布局图输出为止。
请参考图5，图5是以图2中的直线图案为例，一布局图案30以及布局图案30依序经过一光阻曝光显影(after developmentinspection，ADI)31以及进行一修整蚀刻制程33形成的芯片图案布局图32、34的示意图。其中布局图案30为图2中的原始布局图案10经过经过本发明的主动光学修正法修正的结果。与图3所示利用习知光学接近修正得到的芯片图案布局图20相较之下，利用本发明的主动光学修正法形成的芯片图案布局图34，与原始布局图案10较为相近。
综合上述说明，本发明是利用两次修正程序来修改光罩图案，以改善微影制程中的光学接近效应，以及后续修整蚀刻制程造成的直线末端紧缩效应所引起的图形失真，与其所带来的失焦与曝光容忍度的降低的问题。
相较于习知技术，本发明不仅考虑到一光学近接效应，亦考虑到一直线末端紧缩效应，所以在对图案化的光阻层进行一修整蚀刻制程以缩段制程线宽时，可以有效避免习知光学接近修正法所无法解决的该直线末端紧缩效应。

Claims (14)

1.一种用来修正一光罩图案(photo mask pattern)的主动光学接近修正法(aggressive optical proximity correction)，该主动光学接近修正法包含有下列步骤：
依据一预定的光学接近效应(optic proximity effect)的检测条件来检测该光罩图案中会发生该光学接近效应之处，并于符合该条件之处进行一第一修正，以消除该会发生该光学接近效应之处的光学接近效应；以及
依据一预定的直线末端紧缩效应(line end shortening effect)的检测条件来检测经该第一修正后的该光罩图案以找出会发生该直线末端紧缩效应之处，并于符合该条件之处进行一第二修正，以消除该会发生该直线末端紧缩效应之处的直线末端紧缩效应。
2.根据权利要求1所述的主动光学接近修正法，其特征在于：经过该主动光学接近修正法修正的该光罩图案是用来于一微影制程中被转移至一半导体芯片表面的光阻层上，以于该光阻层中形成一预定的原始图形。
3.根据权利要求2所述的主动光学接近修正法，其特征在于：形成于该光阻层中的该原始图形会再被施行以一修整蚀刻制程(trim downetching process)，以缩减该原始图形的线宽。
4.根据权利要求3所述的主动光学接近修正法，其特征在于：该预定的直线末端紧缩效应是由该修整蚀刻制程所造成。
5.根据权利要求3所述的主动光学接近修正法，其特征在于：该原始图形的线宽是小于0.13微米。
6.根据权利要求1所述的主动光学接近修正法，其特征在于：该预定的光学接近效应是由过度曝光(overexpose)或是曝光不足(underexpose)所导致的分辨率减损(resolution loss)所造成。
7.根据权利要求1所述的主动光学接近修正法，其特征在于：该预定的光学接近效应是一转角圆形化效应(corner rounding effect)。
8.一种利用一计算机来修改一原始光罩图案的方法，该计算机包含有一内存用来储存一原始光罩图案、一第一与第二检测程序及一第一与第二修正程序，以及一处理器用来执行储存于该内存内的各该程序，该方法包含有下列步骤：
利用该处理器来执行该第一检测程序，以依据一预定的光学接近效应(optic proximity effect)的检测条件来检测该内存中的该原始光罩图案中会发生该光学接近效应之处，并于符合该条件之处利用该第一修正程序来进行一第一修正，以消除该会发生该光学接近效应之处的光学接近效应；以及
利用该处理器来执行该第二检测程序，以依据一预定的直线末端紧缩效应(line end shortening effect)的检测条件来检测经过该第一修正后的该原始光罩图案以找出会发生该直线末端紧缩效应之处，并于符合该条件之处利用该第二修正程序来进行一第二修正，以消除该会发生该直线末端紧缩效应之处的直线末端紧缩效应，形成一修正光罩图案；
其中该修正光罩图案是用来形成于一光罩表面，以于一微影制程中，被转移至一半导体芯片表面的光阻层上，并于该光阻层中形成一相对应的原始图形。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：该第二修正程序是包含有一多阶方程式。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：该预定的光学接近效应是由过度曝光(overexpose)或是曝光不足(underexpose)所导致的分辨率减损(resolution loss)所造成。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：该预定的光学接近效应是一转角圆形化效应(corner rounding effect)。
12. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于：形成于该光阻层中的该原始图形会再被施行以一修整蚀刻制程(trim down etchingprocess)，以缩减该原始图形的线宽。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：该预定的直线末端紧缩效应是由该修整蚀刻制程所造成。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：该原始图形的线宽是小于0.13微米。
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