CN102043325B - 掩模图形校正方法以及掩模版制作方法 - Google Patents

Abstract

一种掩模图形校正方法以及掩模版制作方法，其中所述掩模图形校正方法包括：对待校正图形进行光学邻近校正，获得校正图形；根据所述校正图形，获得与其对应的工艺窗口；将所述工艺窗口与设定值进行比较；当所述工艺窗口小于所述设定值时，对所述初始校正图形重复上述校正，直至当所述工艺窗口大于或者等于所述设定值时，校正完成。本发明避免了将所有图案进行目标重置后再对每个图案进行光学邻近校正，简化了掩模图形的校正，节省了人力和时间，大大减少了校正时间，提高了生产效率。

Description

掩模图形校正方法以及掩模版制作方法

技术领域

本发明涉及光刻技术，尤其是掩模图形校正方法以及掩模版制作方法。

背景技术

在光刻过程中，基于原始设计图形的光学效应，根据原始设计图形设计出掩模图形以及对掩模图形进行校正，是光刻中至关重要的一步。

现有的掩模图形校正方法通常包括：校正前期，对设计图形中所有图案的目标重置，以及后续校正中，对掩模图形中所有图案的光学近邻校正。具体来说，在校正前期，对设计图形中所有图案的目标重置可包括：首先，根据经验值确定设计图形的设计规则；接着，根据设计规则，查询设计图形所对应的工艺窗口调节量，并根据查询所获得的调节量，对工艺窗口不符合实际生产要求的设计图形进行目标重置，即，对设计图形中每个图案的尺寸大小、数量、位置关系等参数进行优化。

一般来说，工艺窗口是指在将关键尺寸(CD，Critical Dimension)、光刻胶损失以及侧壁角保持在规定值的前提下时，所对应的焦深(DOF，Depth ofFocus)和曝光能量的允许范围，也可以说是当焦深和曝光能量发生改变时工艺的响应能力。通常，工艺窗口越大，焦深可调节的范围越大，工艺可实现的范围越宽，也就越容易实现。

例如，现有技术可根据规则表对与原始设计图形的线宽和图案间距相对应的工艺窗口调节值进行查询，并根据查询结果，缩小或扩大原始设计图形的焦深。参考图1，对于间距大于0.2微米且不大于0.3微米、线宽大于0.3微米且不大于0.4微米的设计图案，将其对应的焦深缩短0.05微米；而对于间距大于0.3微米且不大于0.4微米、线宽大于0.1微米且不大于0.2微米的设计图案，将其对应的焦深扩大0.05微米。

当对设计图形中所有图案的目标重置都完成后，，在校正后期，对所确定设计图形的形状、大小等，进行光学邻近校正，以获得掩模图形。由于图案与图案之间存在相互影响，通常需要反复多次地进行光学邻近校正，从而最终获得掩模图形，并且使通过所述掩模图形获得的曝光图形中的图案尽可能地与经过目标重置后的设计图形中的图案对应一致。

然而，随着半导体工艺集成度的提高，尤其是对于45纳米及以下工艺节点，在校正前期中设计图形目标重置所采用的设计规则受到越来越多的挑战：首先，这些设计规则由于需要照顾到多方面的情况而具有越来越多的限制条件，甚至，有些设计规则彼此相互矛盾，使得对这些已有的设计规则的应用变得越来越艰难；其次，即使能够满足设计规则的限制条件并对其加以应用，由于这些设计规则的设立通常仅考虑了光刻设备和光刻条件，例如每层的宽度和间距等，而忽视了设计图形中图案与图案之间的相互影响，使得后续校正过程对掩模图形中每个图案的光学邻近校正变得极为复杂且耗时庞大。

在当前45纳米节点工艺的实际生产中，要完成一个掩模图形的常规光学邻近校正的过程通常需要几天，甚至几周或更长的时间。而在一些情况下，完成了后续对掩模图形中所有图案的光学邻近校正过程之后，甚至还需要重新进行部分图案的目标重置以及基于此的再次光学邻近校正，才能获得曝光结果较好的掩模图形，其间所花费的时间和人力巨大。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种掩模图形校正方法，避免了需要反复进行目标重置和光学邻近校正。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种掩模图形校正方法，包括：对待校正图形进行光学邻近校正，获得校正图形；根据所述校正图形，获得与其对应的工艺窗口；将所述工艺窗口与设定值进行比较；当所述工艺窗口小于所述设定值时，对所述初始校正图形重复上述校正，直至当所述工艺窗口大于或者等于所述设定值时，校正完成。

可选的，所述对待校正图形进行光学邻近校正获得校正图形，包括：获得光学曝光模型；采用所述光学曝光模型，对所述待校正图形进行模拟曝光，以获得对应的模拟曝光图形；比较所述待校正图形以及其对应的模拟曝光图形，并根据所述比较结果，对所述待校正图形进行单次光学邻近校正。

可选的，所述将工艺窗口与设定值进行比较还包括：根据光刻设备的曝光条件和光刻要求，设置设定值。

可选的，所述工艺窗口为焦深。

可选的，所述设定值为0.15微米至0.35微米。

本发明还提供了一种应用上述掩模图形校正方法的掩模版制作方法，包括：应用所述掩模图形校正方法对原始设计图形进行校正，获得掩模版图；根据所述掩模版图，制作掩模版。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

通过将前期的目标重置与后续的光学邻近校正有效地结合在一起，使得在对每个图案进行校正的过程中，既考虑了各个图案的工艺窗口，又考虑了各个图案之间的相互作用，避免了将所有图案进行目标重置后再对每个图案进行光学邻近校正，从而简化了掩模图形的校正，节省了大量的人力和物力，节约了生产成本；此外，还大大减少了校正时间，提高了生产效率。

附图说明

图1是现有技术掩模图形校正方法中所采用的设计规则表示意图；

图2是本发明掩模版图形校正方法一种实施方式的流程示意图；

图3是图2所示步骤S1一种实施方式的流程示意图；

图4是应用本发明掩模图形校正方法一种实施方式的原始设计图形与模拟曝光图形的示意图；

图5是掩模图形中各种图案的示意图；

图6是根据图案的聚焦-曝光曲线获得工艺窗口的示意图；

图7是图2所示步骤S3一种实施方式的流程示意图；

图8是应用不辅以目标重置的常规光学邻近校正对掩模图形进行校正后的结果示意图；

图9是应用现有技术掩模图形校正方法对掩模图形进行校正后的结果示意图；

图10是应用本发明掩模图形校正方法的具体实施例对掩模图形进行校正后的结果示意图；

图11是本发明掩模版制作方法一种实施方式的流程示意图；

图12是图11所示步骤S22一种实施方式的流程示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种掩模图形校正方法，在对掩模图形进行校正的过程中，充分考虑了设计图形与掩模图形之间的联系以及其中各个图案之间的相互影响，通过将前期校正的目标重置过程与后续校正的光学邻近校正过程有效地结合在一起，使得在对每个图案的每一次校正过程中，不仅考虑到了该图案大小、尺寸等参数对工艺窗口的要求，同时也考虑到了该图案与相邻图案之间的相互影响，简化了先对掩模图形进行目标重置继而光学邻近校正并反复多次的现有校正过程，节省了大量人力和时间。

下面结合附图和具体实施例，对本发明掩模图形校正方法的实施方式进行详细说明。

参考图2，本发明提供了一种掩模版图形校正方法，包括：

步骤S1，对待校正图形进行光学邻近校正后，获得校正图形；

步骤S2，根据所述校正图形，获得与其对应的工艺窗口；

步骤S3，将所述工艺窗口与设定值进行比较；

当所述工艺窗口小于所述设定值时，将所述校正图形重复进行上述步骤S1至步骤S3的校正，直至当所获得的工艺窗口大于或者等于所述设定值时，校正完成。

其中，步骤S1中的光学邻近校正是指仅对每个图案进行单次光学邻近校正，以所获得的校正结果作为所述校正图形，而无须对每个图案反复进行校正以获得该图案的最佳校正效果。

在一种具体实施方式中，参考图3，步骤S1可包括：

步骤S101，获得光学曝光模型；

步骤S102，采用所述光学曝光模型，对所述待校正图形进行模拟曝光，以获得对应的模拟曝光图形；

步骤S103，比较所述待校正图形以及其对应的模拟曝光图形，并根据所述比较结果，对所述待校正图形进行单次光学邻近校正。

具体来说，一并参考图3和图4。首先，执行步骤S101，根据实际工艺条件，例如光刻机的种类、数值孔径等参数，以及光学原理，获得光学曝光模型。

接着，执行步骤102，根据步骤S101所获得的光学曝光模型，首先对待校正图形401进行模拟光学曝光，获得对应的模拟曝光图形402。模拟曝光图形402反映了在实际工艺条件下，对待校正图形401进行曝光所获得的图形。由于存在光的衍射效应，模拟曝光图形402与待校正图形401之间存在变形和偏差；尤其是在图案相互邻近的部位，这种曝光显影后的图形失真变得越来越严重。例如，在区域403和区域404中，由于实际制造工艺中光学和化学效应的作用，拐角会钝化变圆，而内角增加的面积使得内角钝化更加严重，此外，拐角变圆也影响了图形的关键尺寸D。

为使曝光所获得的图形尽可能地接近待校正图形，于是执行步骤S103，比较所述待校正图形以及与其对应的模拟曝光图形，并根据所述比较结果对所述待校正的图形进行单次光学邻近校正。其中，所述单次光学邻近校正是指，采用光学邻近校正方法，对所述待校正图形中的所有图案进行一次校正，而无须对每个图案反复校正以获得最佳校正结果。具体来说，所述光学邻近校正可采用例如添加辅助图形等多种校正方式，具体所采用的光学邻近校正方法不对本发明的发明构思造成限制。

在一种具体实施方式中，可根据图案之间的位置关系，对待校正图形中的各个图案进行校正。具体来说，每个图案或其组成部分的光学效应不仅与其自身形状有关，也受到其周边图案或空间的限制。

参考图5，条状图案可按照其间距大小，分为密集型(dense)图案501、孤立型(iso)图案503以及图案间距介于两者之间的semi图案502。其中，在这三种图案中，密集型图案501之间的距离最小，孤立型图案503之间的间距最大。对于iso图案503而言，其不受邻近效应的影响，但其边缘会将因曝光能量的损失而出现变形；而对于dense图案501和semi图案502，特别是dense图案501，邻近效应和曝光能量的不均匀会对影响线条尺寸以及禁止光学空间周期(pitch)。相应地，对于dense图案501的光学邻近校正，可增大其宽度；而对于iso图案503的光学邻近校正，可减少其边缘的尺寸。

此外，还可通过在待校正的图案周边添加辅助图案，或旋转待校正图案的角度，或移动待校正图案的位置等校正方式，以完成对待校正图形中每个图案的单次光学邻近校正，获得所述校正图形。

接下来，执行步骤S2。具体来说，可采用聚焦-曝光图上的矩形或椭圆形来表示工艺窗口，其横轴跨度表示焦深的允许范围，其纵轴跨度表示曝光能量的允许范围。

在一种具体实施方式中，参考图6，首先可根据dense图案和iso图案中关键尺寸的可接受变化范围，分别获得其各自对应的两条聚焦-曝光曲线；dense图案所对应的上限聚焦-曝光曲线603与iso图案所对应的下限聚焦-曝光曲线604之间的区域601即为能使dense图案和iso图案都能曝光显影的曝光能量和焦深范围。然后，在区域601内，根据工艺要求中所设定的曝光能量和曝光容忍度，确定工艺窗口602；其中，所确定的工艺窗口602能够满足下述条件：其中心点A对应的曝光能量E0与工艺窗口602上边沿对应的曝光能量E1的差值占E0的百分比为所述曝光容忍度。其中，所述工艺窗口可为焦深的值。

在其它实施方式中，还可采用其它的方式获得工艺窗口；例如，在实际工艺中，可通过量测工艺条件的变化，例如曝光能量和曝光焦平面的变化，以及线宽的改变，从而对工艺窗口进行计算。

获得工艺窗口之后，执行步骤S3。

具体来说，参考图7，步骤S3可包括：

步骤S301，设置设定值。通常可根据光刻设备的曝光条件和光刻要求，对所述设定值进行设置。例如，当所述工艺窗口采用所述焦深进行表示时，可将所述设定值设置为0.15微米。

步骤S302，比较所述设定值与所述工艺窗口的大小；当所述工艺窗口大于或等于所述设定值时，校正完成；而当所述工艺窗口小于所述设定值时，对所述校正图形重复进行步骤S1至步骤S3的校正，直至校正完成。

在一种具体实施例中，根据光刻机及其它工艺条件，待校正的掩模图形需要符合焦深为0.15微米的工艺要求。参考图8至图10，其中，仅采用常规的光学邻近校正而不辅以目标重置对掩模图形进行校正后，所获得的图案的焦深及对应数量的分布示意图可参考图8；采用现有技术，即前期校正中对掩模图形进行目标重置以及后期校正中对重置后的图形进行光学邻近校正，所获得的图案的焦深及对应数量的分布示意图可参考图9；而采用本发明掩模图形校正方法的具体实施例所获得的图案的焦深及对应数量的分布示意图可参考图10。

在图8至图10中，纵坐标表示为对焦深条件相对应的图案数量，横坐标表示为焦深。参考图8，采用不进行目标重置而仅通过常规光学邻近校正的方法对掩模图形中的所有图案进行校正之后，大部分图案的焦深范围都小于0.05微米，无法满足工艺要求；参考图9，采用现有技术掩模图形校正方法进行校正后，能够实现部分图案的焦深范围不小于0.15微米，然而，仍然有数量不少的图案无法达到所要求的焦深范围；参考图10，采用本发明具体实施例对该掩模图形进行校正之后，所有图案的焦深范围都能够达到0.15微米或者以上，使得所有图案都能够在所提供的工艺条件下，被曝光显影，从而扩大了工艺窗口，保证了原始设计图形的曝光实现。

此外，参考图11，基于上述掩模图形校正方法，本发明还提供了一种掩模版制作方法，包括：步骤S21，应用所述掩模图形校正方法对原始设计图形进行校正，获得掩模版图；步骤S22，根据所述掩模版图，制作掩模版。

其中，步骤S22可采用现有的任一种掩模版制作方法。例如，参考图12，在一种具体实施方式中，步骤S22可包括：

步骤S221，硅片清洗处理；具体来说，可用浓硫酸煮，以使片子表面清洁，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S222，将光刻胶均匀地涂布于硅片表面。

步骤S223，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S224，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，采用现有的曝光系统以及曝光光线，根据所述掩模版图对硅片进行曝光，所选择的曝光系统以及曝光光线不对本发明构思造成影响。

步骤S225，显影，即选择性地除去光刻胶。

步骤S226，腐蚀光刻胶层上出现的金属蒸发层。

步骤S227，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。

相对于现有技术，本发明上述实施方式通过将现有技术中校正前期的目标重置过程与后续校正的光学邻近校正过程有效地结合在一起，使得在对每个图案进行校正的过程中，既考虑了各个图案的工艺窗口，又考虑了各个图案之间的相互作用，避免了对所有图案进行目标重置以及光学邻近校正之后还需要重复得再次进行目标重置和光学邻近校正，从而简化了掩模图形的校正，节省了大量的人力和物力，节约了生产成本；此外，还大大减少了校正时间，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 (5)

1.一种掩模图形校正方法，包括：

步骤S1，对待校正图形进行光学邻近校正，获得校正图形；

步骤S2，根据所述校正图形，获得与其对应的工艺窗口；

步骤S3，比较所述工艺窗口与设定值；

当所述工艺窗口小于所述设定值时，对所述校正图形重复上述步骤S1至步骤S3的校正，直至当所述工艺窗口大于或者等于所述设定值时，校正完成；

所述步骤S1包括：

获得光学曝光模型；

采用所述光学曝光模型，对所述待校正图形进行模拟曝光，以获得对应的模拟曝光图形；

比较所述待校正图形以及其对应的模拟曝光图形，并根据比较结果，对所述待校正图形进行单次光学邻近校正，所述进行单次光学邻近校正是指采用光学邻近校正方法，对所述待校正图形中的所有图案进行一次校正。

2.如权利要求1所述的掩模图形校正方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

根据光刻设备的曝光条件和光刻要求，设置设定值。

3.如权利要求1所述的掩模图形校正方法，其特征在于，所述工艺窗口为焦深。

4.如权利要求3所述的掩模图形校正方法，其特征在于，所述设定值为0.15微米至0.35微米。

5.一种应用如权利要求1-4中任一项掩模图形校正方法的掩模版制作方法，包括：

应用所述掩模图形校正方法对原始设计图形进行校正，获得掩模版图；

根据所述掩模版图，制作掩模版。

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