专利名称：修正光学近距效应的图形分割方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种在光刻制版工艺中用于修正光学近距效应的图形分割方法。
背景技术：
随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件为了达到更快的运算速度、更大的资料存储量以及更多的功能，半导体芯片朝向更高的组件密度、高集成度方向发展。在半导体器件的制造过程中，通常是根据电路原理图设计电路版图，再根据版图设计掩膜图形，然后利用光刻工艺将掩膜上的图形转移到半导体衬底上。器件的版图设计规则定义组件与内连接线及其线宽间的间距容差，以确保组件或导线彼此之间不会重叠或接触。这种设计规则限制的临界尺寸(CD)定义在组件制造中所容许的导线的最小宽度或两导线间的最小间距。在90nm工艺条件下，ULSI应用的CD已经进入到几十到几百纳米的范围。
为了实现微小的CD，必须使版图上更加精细的图像聚焦在半导体衬底的光致抗蚀剂上，并且必须增加光学分辨率，以制造接近光刻微制版工艺中光学分辨率极限的半导体器件。分辨率增强技术包括利用短波长光源、相移掩膜方法和利用轴外照射(OAI)的方法。申请号为02131645.7的中国专利申请公开了一种轴外照射(OAI)方法，理论上讲，在利用OAI的情况下，分辨率大约比利用传统照射时的分辨率高约1.5倍，并且能够增加聚焦深度(DOF)。当半导体器件集成度很高时，提高DOF是重要的，这是因为由于使用了预先形成的图形或芯片的弯曲，具有图形的芯片总是存在一些不平整性，芯片表面上或每个芯片内的所有位置中光致抗蚀剂的曝光不在同一个聚焦平面上进行。通过OAI技术，由光学系统印制在衬底上的线宽CD的最小空间周期可以被进一步缩短，但是会产生光学近距效应。光学近距效应源于相临近的图形上散射的光之间的干涉。在深亚微米器件中，由于线条非常密集，光学近距效应能够降低光学系统对于曝光图形的分辨率。光学近距效应的有代表性的效应包括禁止间距(forbidden pitch)，即线条之间的空间禁止间距。也就是说，线条的CD尺寸在小于这个禁止周期范围内时，光学系统的分辨率变得很差。由于OAI的CD空间间距已经被优化到一个特定的范围，因此仍然存在光学系统分辨率难以达到的空间周期范围。在禁止间距内，线条结构、能量裕度(EL)、DOF等参数的降低和MEEF(掩膜误差放大因子)的增加，这些因素经常成为限制整个工艺窗口的瓶颈。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种新的用于修正光学近距效应的图形分割方法，该方法在不增加接触孔之间的距离的情况下，进一步改善和提高禁止间距内的DOF等工艺特性参数并降低MEEF，以解决现有图形分割规则存在的禁止间距内工艺特性差的问题。
为达到上述目的，本发明提供的修正光学近距效应的图形分割方法，包括a确定禁止间距的范围；b在图形对角线的交叉区域布置亚衍射极限辅助散射条。
所述图形为接触孔。
所述步骤a包括a1在测试芯片上形成接触孔图形；a2检测图形资料以确定禁止间距的范围。
所述步骤b包括b1根据所述禁止间距范围，在掩膜版图接触孔图形中寻找满足条件的接触孔；b2将所述接触孔的边向水平和垂直方向延伸直至在接触孔图形的中央出现重叠区域；b3调整所述重叠区域的大小；b4在所述重叠区域布置对角线亚衍射极限辅助散射条。
所述满足条件的接触孔为间距在禁止间距减去孔的宽度所得的范围内的接触孔。
本发明具有相同或相应技术特征的另一种修正光学近距效应的图形分割方法，包括a确定禁止间距的范围；b在图形对角线的交叉区域布置亚衍射极限辅助散射条；
c在图形中间布置亚衍射极限辅助散射条。
所述图形为接触孔。
所述步骤a包括a1在测试芯片上形成接触孔图形；a2检测接触孔图形资料确定禁止间距的范围。
所述步骤b包括b1根据所述禁止间距范围，在掩膜版图接触孔图形中寻找满足条件的接触孔b2将所述接触孔的边向水平和垂直方向延伸直至在接触孔图形的中央出现重叠区域；b3调整所述重叠区域的大小；b4在所述重叠区域布置对角线亚衍射极限辅助散射条。
所述满足条件的接触孔为间距在禁止间距减去孔的宽度所得的距离范围内的接触孔。
所述步骤c包括c1在掩膜版图接触孔图形中寻找间距大于禁止间距减去孔的宽度所得的距离范围的接触孔；c2在步骤c1所述接触孔的中间布置亚衍射极限辅助散射条。
与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明的图形分割方法首先针对特定的光刻工艺在测试芯片上通过检查从掩膜转移到芯片表面的图形资料，确定禁止间距(forbidden pitch)的范围，然后在接触孔(CT)的对角线的交叉点处设置亚衍射极限辅助散射条(SRAF)。也就是说，传统的SRAF是在孔和孔之间插入，而本发明图形分割方法的SRAF是在孔和孔的对角线的交叉部分插入。如此分割图形的方法使得禁止间距由孔和孔的边之间的距离变为孔和孔的对角线之间的距离，显然后者大于前者约1.4倍。禁止间距的增加一方面有利于提高图形分辨率和焦深(DOF)，使得光学近距效应得到较好的修正；另一方面，由于本发明的图形分割方法使禁止间距变为接触孔对角线之间的距离，那么接触孔的边之间的距离就小于禁止间距约1.4倍，显然在禁止间距不边的情况下，增加了图形的密集程度，有利于器件集成度的进一步提高。此外，本发明的图形分割方法能够减少现有图形分割方法在水平和垂直方向布置SRAF而可能导致的由于SRAF本身的缺陷造成的冲突。
图1A为光刻工艺中掩膜版图接触孔图形示意图；图1B为接触孔图形之间的SRAF结构示意图；图2A和图2B本发明图形分割方法确定重叠区域过程的示意图；图3为SRAF位于接触孔对角线交叉区域的图形示意图；图4为SRAF位于不同位置所测得DOF曲线对照图；图5A为SRAF位于接触孔之间所得的接触孔图形对比度示意图；图5B为SRAF位于接触孔对角线交叉区域所得的接触孔图形对比度示意图；图6为本发明图形分割方法的流程图。
具体实施例方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。
光刻是制作半导体器件和集成电路的关键工艺。好的光刻工艺具有接近1的掩膜板误差放大因子(MEEF)、高的能量裕度(Exposure Latitude，EL)、和足够的焦深(DOF)。随着集成电路所包含的器件越来越多，要求单个器件尺寸及其间隔越来越小。从180纳米产品开始，光学近距效应变得显著，其表现在明显的二维效应，如，线端缩短(Line End Shortening)和方角钝化(Corner Rounding)。除了二维的效应之外，在一维，线宽随空间周期的变化会变得对部分相干性(Partial Coherence)敏感。尽管在0.18微米，基于一些简单规则的光学近距修正和一些曝光条件的优化已经可以满足对线宽的控制要求，在0.13微米，更加复杂的基于模型的光学近距修正变的不可缺少。
光学近距效应源于相临近的图形上散射的光之间的干涉。有代表性的效应包括在中等空间间距，又叫禁止间距(forbidden pitch)范围内线宽的减小、线端缩短和方角钝化等分辨率下降现象。这些现象是由于在禁止间距中DOF的下降和MEEF的增加造成的。对0.13微米及以上工艺，温和的光学近距修正包括密疏线宽平衡、线端稳定、和方角加装饰边(Serif)已经足以满足对线宽均匀性的要求。对0.13微米及以下工艺，更加复杂的基于模型的光学近距效应修正就变的不可缺少因为它可以用定标过的光学模型对各种复杂的情况做修正。通常在图形中使用亚衍射极限的辅助散射条(Sub-Resolution AssistFeatures，SRAF)来增强对焦深度(DOF)，但有些地方会同时需要增加水平的和垂直的辅助散射条，因而造成冲突。而且当工艺本身没有优化，辅助散射条的缺失会造成断线。一方面，粗的分割会造成细小的图形被漏掉，另一方面，太细的分割会产生一些过度的修正和修正错误，造成掩膜板检查困难。所以，实现好的光学近距效应修正的关键在于制定一套好的图形分割方法，满足工艺窗口，主要是指掩膜板误差放大因子和焦深的要求。
本发明的修正光学近距效应的图形分割方法在应用于接触孔(CT)图形的分割时，首先在测试芯片上通过检查从掩膜转移到芯片表面的图形资料，确定禁止间距(forbidden pitch)的范围，也就是孔和孔之间的横向最小中心距。在接触孔的对角线的交叉区域设置亚衍射极限辅助散射条(SRAF)图形，使得孔和孔之间相对于SRAF的中心距大于禁止间距。因此，在孔和孔之间的横向中心距不变的情况下，与在接触孔图形之间布置SRAF相比，设置对角线SRAF具有更高的分辨率和DOF，以及更小的MEEF。下面详细说明本发明的图形分割方法。
图1A为光刻工艺中掩膜版图接触孔图形示意图。如图1所示，在确定禁止间距时，首先利用光刻工艺在芯片上形成接触孔图形。通过电子扫描显微镜(SEM)在芯片上检查图形资料，根据DOF、MEEF和分辨率等参数变化的便可确定禁止间距的范围。如前所述，当图形密集到一定程度时，相临近的图形上散射的光之间的干涉造成光学近距效应变得明显，图形的分辨率会下降，通常在图形中添加亚衍射极限的辅助散射条(Sub-Resolution AssistFeatures，SRAF)来增强对焦深度(DOF)，通过增加DOF提高图形的分辨率和对比度。
图1B为现有技术中接触孔图形之间的SRAF结构示意图。如图1B所示，其中，图形10之间的距离为S，图形的宽度为W。现有图形分割方法是在图形10中间添加SRAF 11。假设禁止间距为W+S，即图形10之间的中心距，即图形10相对于SRAF 11之间的中心距离为禁止间距。换句话说，SRAF 11的插入并不能使图形10之间相对于SRAF 11距离增加。因此改善分辨率和DOF的效果并不明显。
图2A和图2B本发明图形分割方法确定重叠区域过程的示意图。如图2A和2B所示，对于某个特定的光刻工艺来说，从芯片级的资料检测找到禁止间距的范围，比如说是260nm-320nm。假设接触孔20的大小W＝120nm。禁止间距＝W+S，亦即孔20之间的中心距。那么对应禁止间距的孔20之间的距离S就是140nm～200nm。用DRC工具在客户设计的图形中寻找满足条件如下条件的边，边与边之间的距离为禁止间距减去孔20的宽度W所得到的距离范围，即距离在140nm和200nm之间的边。用DRC工具把找到得这些边向外延展100nm。只有在2*2的接触孔图形的中央才会有四个延展得到的多边形重叠的区域21，可以用DRC工具把它选出来。用DRC工具把找到得这些重叠的地方并保留，调整它的大小，作为最后的布置对角线SRAF的位置。
图3为SRAF位于接触孔对角线交叉区域的图形示意图。如图3所示，通过上述本发明的图形分割方法，SRAF 31被设置在图形30的对角线的交叉区域。假设禁止间距为W+S，即图形30之间的横向中心距为W+S。那么，由于经本发明的图形分割方法确定的SRAF 31的位置在图形30的对角线交叉区域，由图中可以看出，距离D＞S，显然使得图形30之间相对于SRAF 31的中心距离大于禁止间距W+S，即大于禁止间距。换句话说，由于SRAF 31的插入，在图形30的中心距不变的情况下，使图形30之间相对于SRAF 31的中心距离增加，也就是大于禁止间距了。因此，由于本发明的图形分割方法是图形间距大于禁止间距，从而使DOF和图形分辨率相应得到改善和提高。
图4为SRAF位于不同位置所测得DOF曲线对照图。图中三角形点线为本发明图形分割方法的SRAF得到的DOF曲线，菱形点线为常规在图形中间设置SRAF得到的DOF曲线，显然本发明图形分割方法在禁止间距范围内DOF得到了提高。
图5A为SRAF位于接触孔之间所得的接触孔图形对比度示意图，图5B为SRAF位于接触孔对角线交叉区域所得的接触孔图形对比度示意图。比较图5A和图5B可以看出，本发明图形分割方法使图形的分辨率(或对比度)相对于常规布置SRAF的方法有显著的改善。
图6为本发明图形分割方法的流程图。如图6所示，本发明的图形分割方法首先在测试芯片上形成接触孔图形；然后检测图形资料以确定禁止间距的范围。根据所述禁止间距范围，在掩膜版图接触孔图形中寻找满足条件的接触孔；将所述接触孔的边向水平和垂直方向延伸直至在接触孔图形的中央出现重叠区域；调整所述重叠区域的大小；在所述重叠区域布置对角线亚衍射极限辅助散射条(SRAF)。其中所述满足条件的接触孔为间距在禁止间距减去孔的宽度所得的范围内的接触孔。而且，本发明不但提供了单独使用在对角线设置SRAF的方法，还提供了将本发明的图形分割方法与常规的图形分割方法结合起来使用的方法。即在图形对角线交叉区域布置SRAF之后，在掩膜版图接触孔图形中再寻找间距大于禁止间距减去孔的宽度所得的距离范围的接触孔；然后在所述接触孔的中间布置SRAF。这样做不但可以进一步改进分割图形的工艺特性，而且能够提高禁止间距图形结构的DOF和分辨率。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1.一种修正光学近距效应的图形分割方法，包括a确定禁止间距的范围；b在图形对角线的交叉区域布置亚衍射极限辅助散射条。
2.如权利要求1所述的图形分割方法，其特征在于所述图形为接触孔。
3.如权利要求1或2所述的图形分割方法，其特征在于所述步骤a包括a1在测试芯片上形成接触孔图形；a2检测图形资料以确定禁止间距的范围。
4.如权利要求1或2所述的图形分割方法，其特征在于所述步骤b包括b1根据所述禁止间距范围，在掩膜版图接触孔图形中寻找满足条件的接触孔；b2将所述接触孔的边向水平和垂直方向延伸直至在接触孔图形的中央出现重叠区域；b3调整所述重叠区域的大小；b4在所述重叠区域布置对角线亚衍射极限辅助散射条。
5.如权利要求4所述的图形分割方法，其特征在于所述满足条件的接触孔为间距在禁止间距减去孔的宽度所得的范围内的接触孔。
6.一种修正光学近距效应的图形分割方法，包括a确定禁止间距的范围；b在图形对角线的交叉区域布置亚衍射极限辅助散射条；c在图形中间布置亚衍射极限辅助散射条。
7.如权利要求6所述的图形分割方法，其特征在于所述图形为接触孔。
8.如权利要求7所述的图形分割方法，其特征在于所述步骤a包括a1在测试芯片上形成接触孔图形；a2检测接触孔图形资料确定禁止间距的范围。
9.如权利要求7所述的图形分割方法，其特征在于所述步骤b包括b1根据所述禁止间距范围，在掩膜版图接触孔图形中寻找满足条件的接触孔；b2将所述接触孔的边向水平和垂直方向延伸直至在接触孔图形的中央出现重叠区域；b3调整所述重叠区域的大小；b4在所述重叠区域布置对角线亚衍射极限辅助散射条。
10.如权利要求9所述的图形分割方法，其特征在于所述满足条件的接触孔为间距在禁止间距减去孔的宽度所得的距离范围内的接触孔。
11.如权利要求9所述的图形分割方法，其特征在于所述步骤c包括c1在掩膜版图接触孔图形中寻找间距大于禁止间距减去孔的宽度所得的距离范围的接触孔；c2在步骤c1所述接触孔的中间布置亚衍射极限辅助散射条。
全文摘要
本发明公开了一种修正光学近距效应的图形分割方法，包括a.确定禁止间距的范围；b.在图形对角线的交叉区域布置亚衍射极限辅助散射条。本发明有利于提高图形分辨率和焦深(DOF)，并降低掩膜误差放大因子(MEEF)使得光学近距效应得到较好的修正。
文档编号G03F1/36GK101042528SQ20061002487
公开日2007年9月26日 申请日期2006年3月20日 优先权日2006年3月20日
发明者洪齐元, 刘庆炜 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司