使用光学邻近效应修正模型产生光掩模的方法与流程

本发明涉及一种半导体制造技术，且特别是关于使用光学邻近效应修正模型产生光掩模的方法。光学邻近效应修正(opticalproximitycorrection)，也下也简称为opc。

背景技术：

半导体元件的结构的形成一般需要光刻与蚀刻的程序来达成，其中光刻技术需要具有图案的光掩模，利用光源将图案转移到晶片上的结构层，来形成蚀刻掩模。再以蚀刻掩模，对结构层蚀刻而完成所要的结构。

随着半导体集成电路的尺寸的日渐缩小的趋势，其中的半导体元件的尺寸也对应缩小。相对应的需求，要产生其所包含的微小结构的光掩模，其图案也要缩小。然而基于光学绕射的效应，当从光掩模的图案被转到晶片上时会变形，其中例如直角形状的角落无可避免会被弧形化，而趋向圆形角落。

为了微小结构能构更准确地在晶片上完成，其理想的光掩模图案会利用opc的机制进修正，其中理想光掩模图案会被转移到晶片，且对晶片上的图案的关键尺寸进行测量，而得到对光掩模图案所需要的修正。

然而当光掩模的图案是二维分布时，测量关键尺寸会有较大误差。这种误差会影响opc模型的建立，导致最后即使通过opc对实际用于生产的光掩模的图案做修正，其opc模型也存在有不可忽略的误差。

因此，如何建立较佳的opc模型是技术研发中所需要考虑的课题其一，以期能对光掩模图案做更准确的修正效果。

技术实现要素：

本发明是关于使用opc模型产生光掩模的方法，利用对对opc模型的改良，可以有较大的测量准确度，使得光掩模的图案，通过opc模型会有较佳的准确度。

依据本发明一实施例，一种使用光学邻近效应修正模型产生光掩模的方法，包括提供测试光掩模，所述测试光掩模具有特征四边形，依照尺寸与长宽比的变化而不同。对所述特征四边形的每一个角落加入多种不同的衬线图案。使用具有所述衬线图案的每一个所述测试光掩模，在晶片上形成多个测试图案。测量与统计分析所述多个测试图案的至少一个几何参数，以决定出一特定衬线图案给每一个所述测试光掩模的所述角落。建立光学邻近效应修正模型，包括每一个所述测试光掩模在所述角落的所述特定衬线图案。接收一数据库布局图案。使用所述光学邻近效应修正模型产生第一数据库布局图案。执行光学邻近效应修正流程，以对所述第一数据库布局图案最佳化成第二数据库布局图案。根据所述第二数据库布局图案产生光掩模。

依据本发明一实施例，对于所述的方法，所述衬线图案的变化是对应所述特征四边形的所述尺寸与所述长宽比而变化。

依据本发明一实施例，对于所述的方法，所述衬线图案至少一层的结构。

依据本发明一实施例，对于所述的方法，所述衬线图案是单层。

依据本发明一实施例，对于所述的方法，所述衬线图案是双层。

依据本发明一实施例，对于所述的方法，所述述特征四边形是正方形或是长方形，所述衬线图案包含直角弯折结构，与所述角落密合。

依据本发明一实施例，对于所述的方法，所述衬线图案的变化包括综合线宽与线长的多种不同变化。

依据本发明一实施例，对于所述的方法，所述特征四边形包含不同的多个长方形。

依据本发明一实施例，对于所述的方法，所述多个长方形的每一个的所述每一个角落，加入多种不同的所述衬线图案。

依据本发明一实施例，对于所述的方法，所述特征四边形包含不同形状的正方形。

依据本发明一实施例，对于所述的方法，所述多个正方形的每一个的所述每一个角落，加入多种不同的所述衬线图案。

依据本发明一实施例，对于所述的方法，在所述提供测试光掩模步骤中，所述测试光掩模的所述特征四边形的数量是多个，以二维方式分布。

依据本发明一实施例，对于所述的方法，所述至少一个几何参数包括所述特征四边形在预定位置的横截宽度。

附图说明

包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明一实施例，未修正光掩模图案布局示意图；

图2为本发明一实施例，依照图1的光掩模在晶片上形成的测试图案示意图；

图3为本发明一实施例，对测试图案测量的几何参数示意图；

图4为本发明一实施例，修正后光掩模图案布局示意图；

图5为本发明一实施例，依照图4修正后的光掩模在晶片上形成的测试图案示意图；

图6为本发明一实施例，对测试图案测量的几何参数示意图；

图7为本发明一实施例，对光掩模图案的角落修正的示意图；

图8为本发明一实施例，对光掩模图案的角落修正的示意图；

图9a到图9d为本发明一实施例，对光掩模图案的角落修正的示意图；以及

图10为本发明一实施例，使用光学邻近效应修正模型产生光掩模的方法的流程示意图。

附图标号说明

90:光掩模

92:晶片

94:测试光掩模

96:晶片

100:光掩模图案

102:掩模图案

104:几何参数

106:几何参数

110:光掩模图案

112、112a、112b、112c、112d:衬线图案

114、114a、114b、114c、114d:掩模图案

s10、s12、s14、s16、s18、s20、s22、s24、s26:步骤

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在图式和描述中用来表示相同或相似部分。

本发明是关于opc对光掩模修正的技术，进而可以获得对光掩模图案有较准确的修正。有利于在元件尺寸缩小化的要求下，其中的细微结构更准确被制造。

以下举一些实施例来说明本发明，但是本发明不限制于所举的实施例。

基于提升光掩模图案品质的需求，本发明在提出技术改良之前，对光掩模图案以及以转移到晶片上的图案的机制进行实际探讨。图1为依据本发明一实施例，未修正光掩模图案布局示意图。

参阅图1，图中仅取光掩模90的一个区域的光掩模图案100来说明。就一般而言，光掩模90上的多个光掩模图案100是二维方式分布。理想的光掩模图案100例如包括矩形或是长方形的结合图案，其在四个角落是直角的角落。在制造的光刻过程中，例如这光掩模90的光掩模图案100会利用光学方式照射到晶片上的光致抗蚀剂层，再经过显影的过程，会在晶片上的形成蚀刻掩模，而完成将光掩模90的光掩模图案100转移到晶片上的转移过程。

然而光源通过光掩模图案100时会产生绕射现象，其中以具有尖角的角落的绕射效应更为明显。这导致在晶片上的光致抗蚀剂层的成像图案会变形。

图2为依据本发明一实施例，依照图1的光掩模在晶片上形成的测试图案示意图。参阅图2，光掩模图案100转移到晶片92上的光致抗蚀剂层，通过显影后所得到掩模图案102的角落会圆弧化。如果基于opc流程的需要而要实际测量此掩模图案102的几何参数，例如宽度或是长度，来于实际光掩模图案100比较时，其对掩模图案102会产生误差，进而会影响opc模型的准确度。

图3为依据本发明一实施例，对测试图案测量的几何参数示意图。参阅图3，在opc模型的建立过程中，如前述，测试用的光掩模图案100会在圆上形成测试用的掩模图案102。而对掩模图案102的几何参数104，例如是宽度、长度、或是在预定位置的宽度等，进行实际测量。

经过本发明的研究发现，如果对于多个掩模图案102，分布成二维的架构下，其对几何参数104的测量相对于单个的掩模图案102的测量，会有较大误差。而对于实际设计的图案一般都涉及二维分布的架构，因此测量误差会影响opc模型的准确度。

本发明至少针对测量准确度的问题进行深度研究，而提出在建立opc模型时的提升准确度的方式，以期建立较准确的opc模型，有利于后续的opc流程对实际元件的光掩模图案的修正，有更佳的准确度。

在建立opc模型的过程中，就一般性，本发明提出建立opc模型的方式包括提供测试光掩模。测试光掩模具有特征四边形，依照尺寸与长宽比的变化而不同。对所述特征四边形的每一个角落加入多种不同的衬线图案。使用具有所述衬线图案的每一个所述测试光掩模，在晶片上形成多个测试图案。测量与统计分析所述多个测试图案的至少一个几何参数，以决定出一特定衬线图案给每一个所述测试光掩模的所述角落。建立opc模型，包括每一个所述测试光掩模在所述角落的所述特定衬线图案。

经过上述方式所建立的opc模型，其准确度可以提升，有利于后续opc流程，以产生实际需要的光掩模图案。

对于要产生用于实际形成元件结构所需要的实际光掩模的流程，其包括接收一数据库布局图案。此数据库布局图案一般例如是根据实际要制造的元件结构来选择。此时的图案的角落尚未被修正。接着、使用前面建立好的opc模型来产生第一数据库布局图案，其角落会加入衬线图案。再接着，执行opc流程，以对第一数据库布局图案最佳化成第二数据库布局图案。第二数据库布局图案是修正过后的数据，于是根据所述第二数据库布局图案产生光掩模。

以下更举一些实施例，描述如何修正opc模型的角落的机制，有利于几何参数的测量。

图4为依据本发明一实施例，修正后光掩模图案布局示意图示意图。参阅图4，在建立opc模型的过程中，测试光掩模94会包含光掩模图案110，其是特征的四边形。本发明在光掩模图案110的角落处对直角的角落，加上衬线图案112。衬线图案112沿着角落的尖角设置。衬线图案112可以是单层或是多层，而厚度与长度也可以变化。本发明对每一种的特征的四边形的形状与大小，分别会进行多种衬线图案112的测试，而预先得到对应光掩模图案110的此特征的四边形的特定衬线图案112。此特定的衬线图案112是经果测量其至少一个几何参数，再经过统计分析方式对所测量的数据与光掩模图案110之间的差异进行分析。如此可以决定出对应特征的四边形的最佳化的衬线图案112。

以图4的光掩模图案110为例，在角落处加上衬线图案112会产生不同形态的绕射方式，除了补偿角落的结构，也有利于测量的准确度。图5为依据本发明一实施例，依照图4修正后的光掩模在晶片上形成的测试图案示意图。参阅图5，测试光掩模94的光掩模图案110会换到晶片96上的光致抗蚀剂层，得到掩模图案114。此掩模图案114含有衬线图案112的效应，其角落会较明显呈现。

图6为依据本发明一实施例，对测试图案测量的几何参数示意图示意图。参阅图6，虚线表示的是含有衬线图案112的光掩模图案。利用光掩模图案在晶片上96所形成的掩模图案114以实线表示，其例如是在晶片96上的光致抗蚀剂层实际形成的光致抗蚀剂图案。对于此掩模图案114，针对关键的几何参数106例如是中间位置的宽度进行测量。测量的数据与光掩模图案110进行差异的统计分析。

在此需要注意的是:由于不同的衬线图案112会产生不同的掩模图案114，其测量的准确度也会随着变化。本发明的通多种衬线图案112的变化，分别分析测量的准确度，如此可以决定出较佳化后特定的衬线图案112给光掩模图案110的角落。根据预先建立好的多种光掩模图案110，而经过上述过程得到对应的较佳化的衬线图案112，而建立成opc模型。这些opc模型中的特征四边形的角落已经包含经过筛选后适当的衬线图案112。

对于衬线图案112的变化，其可以有多种方式。图7为依据本发明一实施例，对光掩模图案的角落修正的示意图。参阅图7，掩模图案114的角落的衬线图案112，是沿着角落密合弯折。衬线图案112例如是单层的图案。衬线图案112的厚度与长度也可以变化。

图8为依据本发明一实施例，对光掩模图案的角落修正的示意图。参阅图8，掩模图案114例如是两层的结构。同样地，衬线图案112的厚度与长度也可以变化。

从图7与图8的变化，以较一般性的角度来描述，就层数的变化，衬线图案112可以是单层或是多层叠置的结构。

另外针对四边形的尺寸与长宽比的不同变化，衬线图案112也会随着变化。图9a到图9d为依据本发明一实施例，对光掩模图案的角落修正的示意图。参阅图9a到图9d，掩模图案114a、114b、114c、114d的四边形例如是矩形或是正方形。就opc模型的多样本建立过程中，其会依照大小不同，以及不同矩形的形状，分别进行对应的衬线图案112a、112b、112c、112d的最佳化选择，其厚度与长度都可以变化候选，通过测量与统计分析而以得到其中的一个衬线图案，如此可以有较准确的测量。

从，图7、图8到图9a～图9d的变化，其衬线图案112的变化方式可以相互结合，而得到其它变化的实施例。本发明的衬线图案112不限制于所举的多个实施例。

对于产生光掩模的方法，图10为依据本发明一实施例，使用光学邻近效应修正模型产生光掩模的方法的流程示意图。参阅图10配合图4到图9d的结构，使用opc模型产生光掩模的方法包括步骤s10，提供测试光掩模100。所述测试光掩模具有特征四边形，依照尺寸与长宽比的变化而不同。在步骤s12，对所述特征四边形的每一个角落加入多种不同的衬线图案。在步骤s14，使用具有所述衬线图案112的每一个所述测试光掩模，在晶片96上形成多个测试图案。在步骤s16，测量与统计分析所述多个测试图案的至少一个几何参数，以决定出一特定衬线图案给每一个所述测试光掩模的所述角落。在步骤s18，建立光学邻近效应修正模型，包括每一个所述测试光掩模在所述角落的所述特定衬线图案。

在步骤s20，接收一数据库布局图案。于此，数据库布局图案是依照实际需求而定，一般是由使用者端提出给光掩模制作端。在步骤s22，使用所述光学邻近效应修正模型产生第一数据库布局图案。在步骤s24，执行光学邻近效应修正流程，以对所述第一数据库布局图案最佳化成第二数据库布局图案。在步骤s26，根据所述第二数据库布局图案产生光掩模。

本发明预先建立opc模型，其角落处会依照四边形图案的大小与形状，给予最佳化的衬线图案的修正。这opc模型会包含在后续opc的流程中。同时，在opc的流程中可以提升最后产生的光掩模的准确度。有利于微小结构在光刻过程中，较准确转移到晶片上的光致抗蚀剂层，更趋近理想设计的元件结构。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。