專(zhuān)利名稱(chēng)：修正光學(xué)近距效應(yīng)的圖形分割方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種在光刻制版工藝中用于修正光學(xué)近距效應(yīng)的圖形分割方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件為了達(dá)到更快的運(yùn)算速度、更大的資料存儲(chǔ)量以及更多的功能，半導(dǎo)體芯片朝向更高的組件密度、高集成度方向發(fā)展。在半導(dǎo)體器件的制造過(guò)程中，通常是根據(jù)電路原理圖設(shè)計(jì)電路版圖，再根據(jù)版圖設(shè)計(jì)掩膜圖形，然后利用光刻工藝將掩膜上的圖形轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體襯底上。器件的版圖設(shè)計(jì)規(guī)則定義組件與內(nèi)連接線及其線寬間的間距容差，以確保組件或?qū)Ь€彼此之間不會(huì)重疊或接觸。這種設(shè)計(jì)規(guī)則限制的臨界尺寸(CD)定義在組件制造中所容許的導(dǎo)線的最小寬度或兩導(dǎo)線間的最小間距。在90nm工藝條件下，ULSI應(yīng)用的CD已經(jīng)進(jìn)入到幾十到幾百納米的范圍。
為了實(shí)現(xiàn)微小的CD，必須使版圖上更加精細(xì)的圖像聚焦在半導(dǎo)體襯底的光致抗蝕劑上，并且必須增加光學(xué)分辨率，以制造接近光刻微制版工藝中光學(xué)分辨率極限的半導(dǎo)體器件。分辨率增強(qiáng)技術(shù)包括利用短波長(zhǎng)光源、相移掩膜方法和利用軸外照射(OAI)的方法。申請(qǐng)?zhí)枮?2131645.7的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種軸外照射(OAI)方法，理論上講，在利用OAI的情況下，分辨率大約比利用傳統(tǒng)照射時(shí)的分辨率高約1.5倍，并且能夠增加聚焦深度(DOF)。當(dāng)半導(dǎo)體器件集成度很高時(shí)，提高DOF是重要的，這是因?yàn)橛捎谑褂昧祟A(yù)先形成的圖形或芯片的彎曲，具有圖形的芯片總是存在一些不平整性，芯片表面上或每個(gè)芯片內(nèi)的所有位置中光致抗蝕劑的曝光不在同一個(gè)聚焦平面上進(jìn)行。通過(guò)OAI技術(shù)，由光學(xué)系統(tǒng)印制在襯底上的線寬CD的最小空間周期可以被進(jìn)一步縮短，但是會(huì)產(chǎn)生光學(xué)近距效應(yīng)。光學(xué)近距效應(yīng)源于相臨近的圖形上散射的光之間的干涉。在深亞微米器件中，由于線條非常密集，光學(xué)近距效應(yīng)能夠降低光學(xué)系統(tǒng)對(duì)于曝光圖形的分辨率。光學(xué)近距效應(yīng)的有代表性的效應(yīng)包括禁止間距(forbidden pitch)，即線條之間的空間禁止間距。也就是說(shuō)，線條的CD尺寸在小于這個(gè)禁止周期范圍內(nèi)時(shí)，光學(xué)系統(tǒng)的分辨率變得很差。由于OAI的CD空間間距已經(jīng)被優(yōu)化到一個(gè)特定的范圍，因此仍然存在光學(xué)系統(tǒng)分辨率難以達(dá)到的空間周期范圍。在禁止間距內(nèi)，線條結(jié)構(gòu)、能量裕度(EL)、DOF等參數(shù)的降低和MEEF(掩膜誤差放大因子)的增加，這些因素經(jīng)常成為限制整個(gè)工藝窗口的瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種新的用于修正光學(xué)近距效應(yīng)的圖形分割方法，該方法在不增加接觸孔之間的距離的情況下，進(jìn)一步改善和提高禁止間距內(nèi)的DOF等工藝特性參數(shù)并降低MEEF，以解決現(xiàn)有圖形分割規(guī)則存在的禁止間距內(nèi)工藝特性差的問(wèn)題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的修正光學(xué)近距效應(yīng)的圖形分割方法，包括a確定禁止間距的范圍；b在圖形對(duì)角線的交叉區(qū)域布置亞衍射極限輔助散射條。
所述圖形為接觸孔。
所述步驟a包括a1在測(cè)試芯片上形成接觸孔圖形；a2檢測(cè)圖形資料以確定禁止間距的范圍。
所述步驟b包括b1根據(jù)所述禁止間距范圍，在掩膜版圖接觸孔圖形中尋找滿足條件的接觸孔；b2將所述接觸孔的邊向水平和垂直方向延伸直至在接觸孔圖形的中央出現(xiàn)重疊區(qū)域；b3調(diào)整所述重疊區(qū)域的大??；b4在所述重疊區(qū)域布置對(duì)角線亞衍射極限輔助散射條。
所述滿足條件的接觸孔為間距在禁止間距減去孔的寬度所得的范圍內(nèi)的接觸孔。
本發(fā)明具有相同或相應(yīng)技術(shù)特征的另一種修正光學(xué)近距效應(yīng)的圖形分割方法，包括a確定禁止間距的范圍；b在圖形對(duì)角線的交叉區(qū)域布置亞衍射極限輔助散射條；
c在圖形中間布置亞衍射極限輔助散射條。
所述圖形為接觸孔。
所述步驟a包括a1在測(cè)試芯片上形成接觸孔圖形；a2檢測(cè)接觸孔圖形資料確定禁止間距的范圍。
所述步驟b包括b1根據(jù)所述禁止間距范圍，在掩膜版圖接觸孔圖形中尋找滿足條件的接觸孔b2將所述接觸孔的邊向水平和垂直方向延伸直至在接觸孔圖形的中央出現(xiàn)重疊區(qū)域；b3調(diào)整所述重疊區(qū)域的大??；b4在所述重疊區(qū)域布置對(duì)角線亞衍射極限輔助散射條。
所述滿足條件的接觸孔為間距在禁止間距減去孔的寬度所得的距離范圍內(nèi)的接觸孔。
所述步驟c包括c1在掩膜版圖接觸孔圖形中尋找間距大于禁止間距減去孔的寬度所得的距離范圍的接觸孔；c2在步驟c1所述接觸孔的中間布置亞衍射極限輔助散射條。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的圖形分割方法首先針對(duì)特定的光刻工藝在測(cè)試芯片上通過(guò)檢查從掩膜轉(zhuǎn)移到芯片表面的圖形資料，確定禁止間距(forbidden pitch)的范圍，然后在接觸孔(CT)的對(duì)角線的交叉點(diǎn)處設(shè)置亞衍射極限輔助散射條(SRAF)。也就是說(shuō)，傳統(tǒng)的SRAF是在孔和孔之間插入，而本發(fā)明圖形分割方法的SRAF是在孔和孔的對(duì)角線的交叉部分插入。如此分割圖形的方法使得禁止間距由孔和孔的邊之間的距離變?yōu)榭缀涂椎膶?duì)角線之間的距離，顯然后者大于前者約1.4倍。禁止間距的增加一方面有利于提高圖形分辨率和焦深(DOF)，使得光學(xué)近距效應(yīng)得到較好的修正；另一方面，由于本發(fā)明的圖形分割方法使禁止間距變?yōu)榻佑|孔對(duì)角線之間的距離，那么接觸孔的邊之間的距離就小于禁止間距約1.4倍，顯然在禁止間距不邊的情況下，增加了圖形的密集程度，有利于器件集成度的進(jìn)一步提高。此外，本發(fā)明的圖形分割方法能夠減少現(xiàn)有圖形分割方法在水平和垂直方向布置SRAF而可能導(dǎo)致的由于SRAF本身的缺陷造成的沖突。


圖1A為光刻工藝中掩膜版圖接觸孔圖形示意圖；圖1B為接觸孔圖形之間的SRAF結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A和圖2B本發(fā)明圖形分割方法確定重疊區(qū)域過(guò)程的示意圖；圖3為SRAF位于接觸孔對(duì)角線交叉區(qū)域的圖形示意圖；圖4為SRAF位于不同位置所測(cè)得DOF曲線對(duì)照?qǐng)D；圖5A為SRAF位于接觸孔之間所得的接觸孔圖形對(duì)比度示意圖；圖5B為SRAF位于接觸孔對(duì)角線交叉區(qū)域所得的接觸孔圖形對(duì)比度示意圖；圖6為本發(fā)明圖形分割方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。
光刻是制作半導(dǎo)體器件和集成電路的關(guān)鍵工藝。好的光刻工藝具有接近1的掩膜板誤差放大因子(MEEF)、高的能量裕度(Exposure Latitude，EL)、和足夠的焦深(DOF)。隨著集成電路所包含的器件越來(lái)越多，要求單個(gè)器件尺寸及其間隔越來(lái)越小。從180納米產(chǎn)品開(kāi)始，光學(xué)近距效應(yīng)變得顯著，其表現(xiàn)在明顯的二維效應(yīng)，如，線端縮短(Line End Shortening)和方角鈍化(Corner Rounding)。除了二維的效應(yīng)之外，在一維，線寬隨空間周期的變化會(huì)變得對(duì)部分相干性(Partial Coherence)敏感。盡管在0.18微米，基于一些簡(jiǎn)單規(guī)則的光學(xué)近距修正和一些曝光條件的優(yōu)化已經(jīng)可以滿足對(duì)線寬的控制要求，在0.13微米，更加復(fù)雜的基于模型的光學(xué)近距修正變的不可缺少。
光學(xué)近距效應(yīng)源于相臨近的圖形上散射的光之間的干涉。有代表性的效應(yīng)包括在中等空間間距，又叫禁止間距(forbidden pitch)范圍內(nèi)線寬的減小、線端縮短和方角鈍化等分辨率下降現(xiàn)象。這些現(xiàn)象是由于在禁止間距中DOF的下降和MEEF的增加造成的。對(duì)0.13微米及以上工藝，溫和的光學(xué)近距修正包括密疏線寬平衡、線端穩(wěn)定、和方角加裝飾邊(Serif)已經(jīng)足以滿足對(duì)線寬均勻性的要求。對(duì)0.13微米及以下工藝，更加復(fù)雜的基于模型的光學(xué)近距效應(yīng)修正就變的不可缺少因?yàn)樗梢杂枚?biāo)過(guò)的光學(xué)模型對(duì)各種復(fù)雜的情況做修正。通常在圖形中使用亞衍射極限的輔助散射條(Sub-Resolution AssistFeatures，SRAF)來(lái)增強(qiáng)對(duì)焦深度(DOF)，但有些地方會(huì)同時(shí)需要增加水平的和垂直的輔助散射條，因而造成沖突。而且當(dāng)工藝本身沒(méi)有優(yōu)化，輔助散射條的缺失會(huì)造成斷線。一方面，粗的分割會(huì)造成細(xì)小的圖形被漏掉，另一方面，太細(xì)的分割會(huì)產(chǎn)生一些過(guò)度的修正和修正錯(cuò)誤，造成掩膜板檢查困難。所以，實(shí)現(xiàn)好的光學(xué)近距效應(yīng)修正的關(guān)鍵在于制定一套好的圖形分割方法，滿足工藝窗口，主要是指掩膜板誤差放大因子和焦深的要求。
本發(fā)明的修正光學(xué)近距效應(yīng)的圖形分割方法在應(yīng)用于接觸孔(CT)圖形的分割時(shí)，首先在測(cè)試芯片上通過(guò)檢查從掩膜轉(zhuǎn)移到芯片表面的圖形資料，確定禁止間距(forbidden pitch)的范圍，也就是孔和孔之間的橫向最小中心距。在接觸孔的對(duì)角線的交叉區(qū)域設(shè)置亞衍射極限輔助散射條(SRAF)圖形，使得孔和孔之間相對(duì)于SRAF的中心距大于禁止間距。因此，在孔和孔之間的橫向中心距不變的情況下，與在接觸孔圖形之間布置SRAF相比，設(shè)置對(duì)角線SRAF具有更高的分辨率和DOF，以及更小的MEEF。下面詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的圖形分割方法。
圖1A為光刻工藝中掩膜版圖接觸孔圖形示意圖。如圖1所示，在確定禁止間距時(shí)，首先利用光刻工藝在芯片上形成接觸孔圖形。通過(guò)電子掃描顯微鏡(SEM)在芯片上檢查圖形資料，根據(jù)DOF、MEEF和分辨率等參數(shù)變化的便可確定禁止間距的范圍。如前所述，當(dāng)圖形密集到一定程度時(shí)，相臨近的圖形上散射的光之間的干涉造成光學(xué)近距效應(yīng)變得明顯，圖形的分辨率會(huì)下降，通常在圖形中添加亞衍射極限的輔助散射條(Sub-Resolution AssistFeatures，SRAF)來(lái)增強(qiáng)對(duì)焦深度(DOF)，通過(guò)增加DOF提高圖形的分辨率和對(duì)比度。
圖1B為現(xiàn)有技術(shù)中接觸孔圖形之間的SRAF結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1B所示，其中，圖形10之間的距離為S，圖形的寬度為W?，F(xiàn)有圖形分割方法是在圖形10中間添加SRAF 11。假設(shè)禁止間距為W+S，即圖形10之間的中心距，即圖形10相對(duì)于SRAF 11之間的中心距離為禁止間距。換句話說(shuō)，SRAF 11的插入并不能使圖形10之間相對(duì)于SRAF 11距離增加。因此改善分辨率和DOF的效果并不明顯。
圖2A和圖2B本發(fā)明圖形分割方法確定重疊區(qū)域過(guò)程的示意圖。如圖2A和2B所示，對(duì)于某個(gè)特定的光刻工藝來(lái)說(shuō)，從芯片級(jí)的資料檢測(cè)找到禁止間距的范圍，比如說(shuō)是260nm-320nm。假設(shè)接觸孔20的大小W＝120nm。禁止間距＝W+S，亦即孔20之間的中心距。那么對(duì)應(yīng)禁止間距的孔20之間的距離S就是140nm～200nm。用DRC工具在客戶設(shè)計(jì)的圖形中尋找滿足條件如下條件的邊，邊與邊之間的距離為禁止間距減去孔20的寬度W所得到的距離范圍，即距離在140nm和200nm之間的邊。用DRC工具把找到得這些邊向外延展100nm。只有在2*2的接觸孔圖形的中央才會(huì)有四個(gè)延展得到的多邊形重疊的區(qū)域21，可以用DRC工具把它選出來(lái)。用DRC工具把找到得這些重疊的地方并保留，調(diào)整它的大小，作為最后的布置對(duì)角線SRAF的位置。
圖3為SRAF位于接觸孔對(duì)角線交叉區(qū)域的圖形示意圖。如圖3所示，通過(guò)上述本發(fā)明的圖形分割方法，SRAF 31被設(shè)置在圖形30的對(duì)角線的交叉區(qū)域。假設(shè)禁止間距為W+S，即圖形30之間的橫向中心距為W+S。那么，由于經(jīng)本發(fā)明的圖形分割方法確定的SRAF 31的位置在圖形30的對(duì)角線交叉區(qū)域，由圖中可以看出，距離D＞S，顯然使得圖形30之間相對(duì)于SRAF 31的中心距離大于禁止間距W+S，即大于禁止間距。換句話說(shuō)，由于SRAF 31的插入，在圖形30的中心距不變的情況下，使圖形30之間相對(duì)于SRAF 31的中心距離增加，也就是大于禁止間距了。因此，由于本發(fā)明的圖形分割方法是圖形間距大于禁止間距，從而使DOF和圖形分辨率相應(yīng)得到改善和提高。
圖4為SRAF位于不同位置所測(cè)得DOF曲線對(duì)照?qǐng)D。圖中三角形點(diǎn)線為本發(fā)明圖形分割方法的SRAF得到的DOF曲線，菱形點(diǎn)線為常規(guī)在圖形中間設(shè)置SRAF得到的DOF曲線，顯然本發(fā)明圖形分割方法在禁止間距范圍內(nèi)DOF得到了提高。
圖5A為SRAF位于接觸孔之間所得的接觸孔圖形對(duì)比度示意圖，圖5B為SRAF位于接觸孔對(duì)角線交叉區(qū)域所得的接觸孔圖形對(duì)比度示意圖。比較圖5A和圖5B可以看出，本發(fā)明圖形分割方法使圖形的分辨率(或?qū)Ρ榷?相對(duì)于常規(guī)布置SRAF的方法有顯著的改善。
圖6為本發(fā)明圖形分割方法的流程圖。如圖6所示，本發(fā)明的圖形分割方法首先在測(cè)試芯片上形成接觸孔圖形；然后檢測(cè)圖形資料以確定禁止間距的范圍。根據(jù)所述禁止間距范圍，在掩膜版圖接觸孔圖形中尋找滿足條件的接觸孔；將所述接觸孔的邊向水平和垂直方向延伸直至在接觸孔圖形的中央出現(xiàn)重疊區(qū)域；調(diào)整所述重疊區(qū)域的大小；在所述重疊區(qū)域布置對(duì)角線亞衍射極限輔助散射條(SRAF)。其中所述滿足條件的接觸孔為間距在禁止間距減去孔的寬度所得的范圍內(nèi)的接觸孔。而且，本發(fā)明不但提供了單獨(dú)使用在對(duì)角線設(shè)置SRAF的方法，還提供了將本發(fā)明的圖形分割方法與常規(guī)的圖形分割方法結(jié)合起來(lái)使用的方法。即在圖形對(duì)角線交叉區(qū)域布置SRAF之后，在掩膜版圖接觸孔圖形中再尋找間距大于禁止間距減去孔的寬度所得的距離范圍的接觸孔；然后在所述接觸孔的中間布置SRAF。這樣做不但可以進(jìn)一步改進(jìn)分割圖形的工藝特性，而且能夠提高禁止間距圖形結(jié)構(gòu)的DOF和分辨率。
本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種修正光學(xué)近距效應(yīng)的圖形分割方法，包括a確定禁止間距的范圍；b在圖形對(duì)角線的交叉區(qū)域布置亞衍射極限輔助散射條。
2.如權(quán)利要求1所述的圖形分割方法，其特征在于所述圖形為接觸孔。
3.如權(quán)利要求1或2所述的圖形分割方法，其特征在于所述步驟a包括a1在測(cè)試芯片上形成接觸孔圖形；a2檢測(cè)圖形資料以確定禁止間距的范圍。
4.如權(quán)利要求1或2所述的圖形分割方法，其特征在于所述步驟b包括b1根據(jù)所述禁止間距范圍，在掩膜版圖接觸孔圖形中尋找滿足條件的接觸孔；b2將所述接觸孔的邊向水平和垂直方向延伸直至在接觸孔圖形的中央出現(xiàn)重疊區(qū)域；b3調(diào)整所述重疊區(qū)域的大?。籦4在所述重疊區(qū)域布置對(duì)角線亞衍射極限輔助散射條。
5.如權(quán)利要求4所述的圖形分割方法，其特征在于所述滿足條件的接觸孔為間距在禁止間距減去孔的寬度所得的范圍內(nèi)的接觸孔。
6.一種修正光學(xué)近距效應(yīng)的圖形分割方法，包括a確定禁止間距的范圍；b在圖形對(duì)角線的交叉區(qū)域布置亞衍射極限輔助散射條；c在圖形中間布置亞衍射極限輔助散射條。
7.如權(quán)利要求6所述的圖形分割方法，其特征在于所述圖形為接觸孔。
8.如權(quán)利要求7所述的圖形分割方法，其特征在于所述步驟a包括a1在測(cè)試芯片上形成接觸孔圖形；a2檢測(cè)接觸孔圖形資料確定禁止間距的范圍。
9.如權(quán)利要求7所述的圖形分割方法，其特征在于所述步驟b包括b1根據(jù)所述禁止間距范圍，在掩膜版圖接觸孔圖形中尋找滿足條件的接觸孔；b2將所述接觸孔的邊向水平和垂直方向延伸直至在接觸孔圖形的中央出現(xiàn)重疊區(qū)域；b3調(diào)整所述重疊區(qū)域的大?。籦4在所述重疊區(qū)域布置對(duì)角線亞衍射極限輔助散射條。
10.如權(quán)利要求9所述的圖形分割方法，其特征在于所述滿足條件的接觸孔為間距在禁止間距減去孔的寬度所得的距離范圍內(nèi)的接觸孔。
11.如權(quán)利要求9所述的圖形分割方法，其特征在于所述步驟c包括c1在掩膜版圖接觸孔圖形中尋找間距大于禁止間距減去孔的寬度所得的距離范圍的接觸孔；c2在步驟c1所述接觸孔的中間布置亞衍射極限輔助散射條。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種修正光學(xué)近距效應(yīng)的圖形分割方法，包括a.確定禁止間距的范圍；b.在圖形對(duì)角線的交叉區(qū)域布置亞衍射極限輔助散射條。本發(fā)明有利于提高圖形分辨率和焦深(DOF)，并降低掩膜誤差放大因子(MEEF)使得光學(xué)近距效應(yīng)得到較好的修正。
文檔編號(hào)G03F1/36GK101042528SQ20061002487
公開(kāi)日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2006年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月20日
發(fā)明者洪齊元, 劉慶煒 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司