专利名称：光学邻近修正方法
技术领域：
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种光学邻近修正方法。
技术背景传统的制备半导体器件的工艺经常采用光刻工艺在半导体衬底上形成预 期的图形。在光刻工艺中，所谓曝光设备的分辨极限是指曝光设备能够反复 地曝光在半导体衬底上最细微的特征图形。目前，对于最先进的光学曝光设备的分辨极限约为0.05微米，即接近于当前许多IC布线设计的临界尺寸(CD )。 因此曝光机的分辨率会对IC电路的最终大小和密度产生影响。代表最小图形的尺寸分辨率R的极限通过如下公式(1)反映R:k鋒A ( 1 )1^是与光刻工艺有关的常数；X是曝光的光的波长；NA是曝光系统的数值孔径。数值孔径NA越高，分辨率R值越小，即分辨率越高。另一方面，曝光设备的另一重要特点在于其焦深(DOF, Depth-of-Focus)，曝光设备的焦深定义为空间图像(该空间图像具有接近其分辨率尺 寸的特征图形)能在焦点内的范围。在图形转移到光刻胶层上的光刻工艺中 需要有一最小的DOF。该最小的DOF能充分确保遍布在整个光刻胶层内的图 像保持在焦点内，所以最小DOF范围通常大于或等于光刻胶层的厚度。焦深 由下式(2)表示DOF = k2V(NA)2 (2)k2是与光刻工艺有关的常数。因此数值孔径NA越大，分辨率iuy、，即分辨率越高。由(2)式看出， 由于对工艺窗口的影响，分辨率R不可能仅通过增大数值孔径NA来缩小，因 为曝光设备DOF决定了曝光设备所设定的可用分辨率。例如，若一曝光设备 具有分辨率0.4微米特征图形的能力但具有的DOF小于所需要的能在遍布整个 光刻胶层上将此特征图形进行清晰聚焦的范围，此种情况下就无法实现所设 定的0.4微米的分辨率。可见若能延长曝光设备的DOF范围，分辨率可得以缩 小从而可印制更小的图形。目前为了增大分辨率R同时不改变NA，主要通过 添加辅助图形，尤其是对于稀疏的线条或者空间来提高等焦距曲线以达到提 高分辨率的目的。比如专利号为6983444的美国专利公开了一种光学邻接修正 的掩模版，该发明通过在布局主图形之间加入第一辅助图形以及在布局主图 形和第一辅助图形之间加入第二辅助图形，所述第一辅助图形垂直于线状的 布局主图形，宽度较大。所述第二辅助图形具有尺寸小于曝光波长的2/5但大 于曝光波长的1/4。采用此方法设计的辅助图形在转移至半导体衬底上的光刻 胶层时候不会被解析出来，但是可以使得稀疏的布局图形与高密的布局图形 具有相同的布局环境，不但可以增加光刻工艺窗口，也可以提高图形的对比 度。但是，随着图形临界尺寸的缩小逐渐接近光刻设备的分辨率极限，掩模 版上的辅助图形与转移至掩模版上的图形的 一致性大大降低。下面参照附图 加以说明，参照图1A给出是德国捷欧公司(JEOL)的JBX30系列曝光机的偏 移量与散射条的最小设计尺寸(4x )(注掩模版上所有图形的尺寸为形成 在半导体衬底上的图形的4x )之间的关系曲线。可以看出，当散射条的最小 尺寸大于200nm (4x )以上时，在掩模版上形成的散射条辅助图形的临界尺 寸与设计的散射条辅助图形之间的偏移量约为零；但是当散射条设计的最小 尺寸小于200nm (4x )时，在掩模版上形成的散射条辅助图形与设计的散射 条辅助图形之间的偏移量比较大，散射条辅助图形的最小尺寸越小，偏移量越大，最大可达-48nm。散射条辅助图形的最小尺寸的偏移可能导致形成在掩 模版上的散射条辅助图形的变形甚至缺失，下面参照附图加以说明。图1 B给出设计的布局主图形与散射条辅助图形，包括布局主图形101 a、 101b、 101c、 101d及102，还包括散射条辅助图形103a、 103b、 104a、 104b、 104c及104d。然后采用德国捷欧公司(正OL)的JBX30系列曝光机将设计的 布局主图形与散射条辅助图形转移至掩模版200上，如图1C所示。掩模版200 上布局主图形IOI a、 101 b、 101 c、 101 d及102分别与设计的图1A所示的布 局主图形101a、 101b、 101c、 101d及102相对应;散射条辅助图形103 a、 104 a、 104 b、 104 c及104 d分别与散射条辅助图形103a、 104a、 104b、 104c及104d 相对应。可以看出，与"^殳计的矩形的散射条辅助图形103a、 104a、 104b、 104c 及104d相比，图形103a、 104 a、 104 b、 104 c及104 d尺寸有所缩小和变形， 变形为椭圆形，更为严重的是，散射条辅助图形103b在掩模版上缺失，没有 转移上去，如图1C中虛线所示。由于散射条辅助图形的缺少，容易导致光刻 工艺窗口的缩小。参照附图2给出掩模版上没有散射条辅助图形条件下，布局 主图形的临界尺寸与德国捷欧公司(JEOL)的JBX30系列曝光机的焦距的关 系曲线。假设临界尺寸为65nm，在纵坐标65nm处画一横线，与临界尺寸与焦 距的关系曲线相交于两点，两点之间的距离即为焦深DOF。可以看出，没有 散射条辅助图形条件下，焦深DOF为0.15pm， 一般的焦深DOF需要为0.25pm， 如此小的焦深容易导致非常不稳定的曝光工艺和较差的布局主图形的解析 度。发明内容本发明解决的问题是随着临界尺寸越来越小，用于增大膝光工艺窗口而 设计的散射条辅助图形临界尺寸在小于200nm (4x )以下时，不容易转移至 掩模版上，造成曝光机的焦深减小以及散射条辅助图形尺寸缩小甚至缺失。为解决上述问题，本发明提供一种光学邻近修正方法，包括提供布局 主图形；在布局主图形的空白处形成散射条辅助图形；通过将散射条辅助图 形的最小设计尺寸减去曝光机的偏移量对散射条的最小设计尺寸进行修正。所述散射条辅助图形的最小设计尺寸范围为120至200nm。本发明还提供一种掩模版的形成方法，包括提供布局主图形；在布局 主图形的空白处形成散射条辅助图形；通过将散射条辅助图形的最小设计尺 寸减去曝光机的偏移量对散射条的最小设计尺寸进行修正；将布局主图形及 修正后的散射条辅助图形采用曝光机转移至掩模版上。所述散射条辅助图形的最小设计尺寸范围为120至200nm。所述曝光机的偏移量为布局主图形的临界尺寸的函数。所述散射条辅助图形的最小设计尺寸分别为120nm、 140nm、 160nm、 180nm或者200nm;相应地，所述曝光机偏移量分别为-50nm、 -30nm、 -30nm、 -2011111或者-1011111;修正后，形成于掩模版上的散射条辅助图形的最小尺寸分 别为170nm、 170nm、 190nm、 200nm或者210nm。本发明还提供一种图形化方法，包括提供布局主图形；在布局主图形 的空白处形成散射条辅助图形；通过将散射条辅助图形的最小设计尺寸减去 曝光机的偏移量对散射条的最小设计尺寸进行修正；将布局主图形及修正后 的散射条辅助图形采用曝光机转移至掩模版上；提供半导体衬底，在半导体 衬底上形成光刻胶层；将掩模版上的布局主图形转移至半导体衬底上的光刻 胶层上。所述散射条辅助图形的最小设计尺寸范围为120至200nm。 所述曝光机的偏移量为布局主图形的临界尺寸的函数。 所述散射条辅助图形的最小设计尺寸分别为120nm、 140nm、 160nm、180nm或者200nm;相应地，所述曝光机偏移量分别为-50nm、 -30nm、 -30nm、 -201^1或者-1011111;修正后，形成于掩模版上的散射条辅助图形的最小尺寸分 另'J为170nm、 170nm、 190證、200腿或者210nm。本发明还提供一种掩模版，包括位于掩模版上的布局主图形；位于布 局主图形的空白处的散射条辅助图形；所述散射条辅助图形的最小尺寸为将 散射条辅助图形的最小设计尺寸减去曝光机的偏移量。所述散射条辅助图形的最小设计尺寸范围为120至200nm。所述曝光机的偏移量为布局主图形的临界尺寸的函数。所述散射条辅助图形的最小-没计尺寸分别为120nm、 140nm、 160nm、 180nm或者200nm;相应地，所述曝光机偏移量分别为-50nm、 -30nm、 -30nm、 -201 11或者-101 11;经过修正，形成于掩模版上的散射条辅助图形的最小尺寸 分别为170nm、 170nm、 190nm、 200nm或者210nm。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明通过将散射条辅助图形 的最小设计尺寸减去曝光机的偏移量对散射条的最小设计尺寸进行修正，对 于因光学邻近效应造成的散射条辅助图形的临界尺寸的缩小进行光学邻近修 正。本发明还通过将散射条辅助图形的最小尺寸减去曝光机的偏移量对散射 条的最小设计尺寸进行修正，使得转移至掩模版上的散射条辅助图形的尺寸 与设计尺寸之间差异减小至零，防止了散射条辅助图形最小尺寸的缩小甚至 缺失，保证了足够大的曝光工艺窗口，使得曝光工艺稳定。本发明还对散射条辅助图形的最小尺寸减去曝光机的偏移量进行修正， 将设计的图形包括布局主图形和散射条辅助图形转移至掩模版上，然后以掩 模版为掩模，将掩模版上的布局主图形转移至半导体衬底上的光刻胶层上， 采用本发明的图形化方法增大了曝光工艺窗口 ，使得曝光工艺稳定。
图1A是曝光机的偏移量与设计的散射条尺寸(4x )之间的关系曲线；图1B是现有技术设计的布局主图形与散射条辅助图形；图1C是现有技术形成在掩模版上的布局主图形与散射条辅助图形；图2是掩模版上没有散射条辅助图形条件下，临界尺寸与膝光机的焦距 的关系曲线；图3A是本发明的光学邻近修正方法实施例的对图1A的散射条辅助图形 修正后结果；图3B是本发明的掩模版形成方法实施例的采用曝光机转移至掩模版上 的布局主图形与散射条辅助图形；图3C是本发明的掩模版形成方法实施例的散射条辅助图形的尺寸偏移 量与散射条设计尺寸(4x )之间的关系曲线；图3D是本发明的图形化方法实施例的半导体衬底以及形成在半导体衬 底上的光刻胶层；图3E是本发明的图形化方法实施例的转移至半导体衬底上的光刻胶层上 的布局主图形；图4是本发明的掩模版上带有散射条辅助图形条件下，布局主图形的临 界尺寸与曝光机的焦距的关系曲线。
具体实施方式
本发明的实质是提供一种光学邻近修正方法，包括提供布局主图形； 在布局主图形的空白处形成散射条辅助图形；通过将散射条辅助图形的最小尺寸减去曝光机的偏移量对散射条辅助图形的最小设计尺寸进行修正。本发明首先提供一种光学邻近修正方法实施例，包括提供布局主图形； 在布局主图形的空白处形成散射条辅助图形；通过将散射条辅助图形的最小 尺寸减去曝光机的偏移量对散射条辅助图形的最小设计尺寸进行修正。继续参照图1B，为现有技术设计的布局主图形与散射条辅助图形，包括 布局主图形101a、 101b、 101c、 101d及102,还包括在相邻的布局主图形的 间隙中形成的散射条辅助图形103a、 103b、 104a、 104b、 104c及104d。参照图3A，是本发明的光学邻近修正方法实施例的对图1A的散射条辅 助图形修正后结果。通过将散射条辅助图形的最小尺寸减去曝光机的偏移量 对散射条辅助图形的最小设计尺寸进行修正。修正后，散射条辅助图形的最 小尺寸比最小设计尺寸有所增大。作为本实施例的一个实施方式，本发明设 计的散射条辅助图形的最小尺寸分别为120nm、 140nm、 160nm、 180nm或者 200nm (4x ),根据图1A的德国捷欧公司(JEOL)的JBX30系列的曝光机 的偏移量曲线，偏移量分别为-50nm、 -30nm、 -30nm、 -20nm或者-10nm，对 散射条辅助图形的最小尺寸减去曝光机的偏移量进行修正，修正后散射条辅 助图形的最小尺寸分别为170nm、 170nm、 190nm、 200nm或者210nm。如图 3A所示，为了便于对照，现有技术设计的散射条辅助图形以虛线图示于本实 施例的散射条辅助图形303a、 303b、 304a、 304b、 304c及304d中。图3A中 的布局主图形101a、 101b、 101c及102与原来设计的布局主图形一样，未作 改动。基于上述步骤完成本发明的对散射条辅助图形的光学邻近修正，本发明 通过对设计的散射条辅助图形的最小尺寸减去曝光机的偏移量进行修正，对 于因光学邻近效应造成的散射条辅助图形的歪曲进行了光学邻近修正。本发明还提供一种掩模版的形成方法实施例，包括提供布局主图形； 在相邻的布局主图形的间隙中形成散射条辅助图形；将散射条辅助图形的最小设计尺寸减去曝光机的偏移量对散射条辅助图形的最小尺寸进行修正；将 布局主图形及修正后的散射条辅助图形采用曝光机转移至掩模版上。继续参照1A，为提供的布局主图形与散射条辅助图形，包括布局主图形 101a、 101b、 101c、 101d及102,还包括位于相邻布局主图形之间的散射条辅 助图形103a、 103b、 104a、 104b、 104c及104d。继续参照图3A，是本发明的光学邻近修正方法实施例的对图1A的散射 条辅助图形修正后结果。所述修正为将散射条辅助图形的最小设计尺寸减去 曝光机的偏移量对散射条辅助图形的最小尺寸进行修正。具体内容请见上述 对图3A的描述。参照图3B，为本发明采用德国捷欧公司(JEOL)的JBX30系列曝光机 转移至掩模版上的布局主图形与散射条辅助图形。掩模版400上包括布局主 图形101 a、 101 b、 101 c、 101 d及102与设计的图3A所示的布局主图形 101a、 101b、 101c、 101d及102相对应；掩才莫版400上的散射条辅助图形403a、 403b、 404a、 404b及404c与散射条辅助图形与设计的图3A的303a、 303b、 304a、 304b、 304c及304d相对应。可以看出，与设计的矩形的散射条辅助图 形303a、 303b、 304a、 304b及304c相比，散射条辅助图形403a、 404a、 404b、 404c及404d经过修正的最小尺寸有所缩小，与转移至掩模版400上的最小尺 寸基本一致。同时可以看出，对最小尺寸修正后，形成在掩模版400上的散 射条辅助图形没有发生变形。本实施例通过将散射条辅助图形的最小尺寸减 去德国捷欧公司(JEOL)的JBX30系列曝光机的偏移量进行修正，使得转移 至掩模版上的散射条辅助图形的尺寸与设计尺寸之间差异减小至零，阻止散 射条辅助图形最小尺寸的缩小甚至缺失。保证了足够大的曝光工艺窗口，使 得曝光工艺稳定。图3C是本发明的掩模版形成方法实施例的散射条辅助图形的尺寸偏移量与散射条设计尺寸(4x )之间的关系曲线。图3C中曲线A为形成在掩模 版上的散射条辅助图形与设计的散射条辅助图形之间的偏移量，曲线B为补 偿曲线，曲线C为经过补偿修正后的散射条辅助图形的尺寸偏移量，可以看 出修正后的形成于掩模版上的散射条辅助图形的临界尺寸与原始设计的临界 尺寸之差即偏移量基本为零，防止了散射条辅助图形最小尺寸的缩小甚至缺 失，保证了足够大的曝光工艺窗口，使得曝光工艺稳定。基于上述步骤实施后，形成本发明的掩模版，包括位于掩模版上的布 局主图形；位于相邻的布局主图形的间隙中的散射条辅助图形；所述散射条 辅助图形的最小尺寸为根据曝光机的偏移量曲线进行修正过。本发明还提供一种图形化方法实施例，包括提供布局主图形；在布局 主图形的空白处形成散射条辅助图形；通过将散射条辅助图形的最小设计尺 寸减去曝光机的偏移量对散射条辅助图形的最小尺寸进行修正；将布局主图 形及修正后的散射条辅助图形采用曝光机转移至掩模版上；提供半导体衬底，在半导体衬底上形成光刻胶层；以掩模版为掩模，将掩模版上的布局主图形 转移至半导体衬底上的光刻胶层上。继续参照1A，为提供的布局主图形与散射条辅助图形，包括布局主图形 101a、 101b、 101c、 101d及102，还包括位于相邻布局主图形之间的散射条辅 助图形103a、 103b、 104a、 104b、 104c及104d。继续参照图3A,是本发明根据图1A对图3A的散射条辅助图形修正后 结果。所述修正为将散射条辅助图形的最小尺寸减去曝光机的偏移量进行修 正。具体内容请参见上述对图3A的描述。参照图3B，是本发明的掩^^版形成方法实施例的采用曝光机转移至掩模 版上的布局主图形与散射条辅助图形。掩模版400上包括布局主图形101 a、 101 b、 101 c、 101 d及102与图3A所示的布局主图形101a、 101b、 101c、101d及102相对应；掩模版400上的散射条辅助图形403a、 403b、 404a、 404b 及404c与散射条辅助图形与图3A的303a、 303b、 304a、 304b、 304c及304d 相对应。可以看出，与设计的矩形的散射条辅助图形303a、 303b、 304a、 304b 及304c相比，散射条辅助图形403a、 404a、 404b、 404c及404d经过修正的 最小尺寸有所缩小，与移至掩模版400上的最小尺寸基本一致。同时可以看 出，对最小尺寸修正后，形成在掩模版400上的散射条辅助图形没有发生变 形。本实施例通过将散射条辅助图形的最小尺寸减去德国捷欧公司(JEOL) 的JBX30系列曝光机的偏移量进行修正，使得转移至掩模版上的散射条辅助 图形的尺寸与设计尺寸之间差异减小至零，防止了散射条辅助图形最小尺寸 的缩小甚至缺失，保证了足够大的曝光工艺窗口，使得曝光工艺稳定。参照图3D,提供半导体衬底500,在半导体衬底500上形成光刻胶层501, 所述光刻胶层501为通过旋涂方法制备。形成光刻胶层501为本领域技术人 员公知技术。参照图3E，以掩模版为掩模，将掩模版上的布局主图形转移至半导体衬 底上的光刻胶层501上。光刻胶层501上的布局主图形包括101 a、 101 b、 101 c、 101 d及102 。所述布局主图形101 a、 101 b、 101 c、 101 d 及102与掩才莫版上的布局主图形101 a、 101 b、 101 c、 101 d及102以及 设计的布局主图形101a、 101b、 101c、 101d及102相对应。掩模版上的散射 条散射条辅助图形403a、 403b、 404a、 404b及404c未^皮解析形成在光刻胶层 501上。参照附图4给出本发明的掩模版上带有散射条辅助图形条件下，布局主图 形的临界尺寸与曝光机的焦距的关系曲线，假设临界尺寸为65nm,在纵坐标 65nm处画一横线，与临界尺寸与焦距的关系曲线相交于两点，两点之间的距 离即为焦深DOF,可以看出，没有散射条辅助图形条件下，焦深DOF约为 0.25pm，与现有技术的在65nm处的焦深为0.15nm相比，有所增大。本发明通过将散射条辅助图形的最小设计尺寸减去曝光机的偏移量对散射条辅助图形 的最'J、尺寸进行修正，将设计的图形包括布局主图形和散射条辅助图形转移 至掩模版上，然后以掩模版为掩模，将掩模版上的布局主图形转移至半导体 衬底上的光刻胶层上，采用本发明的图形化方法增大了曝光工艺窗口，使得 曝光工艺稳定，使得曝光工艺比较稳定，布局主图形的解析度较高。虽然本发明己以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本 领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改， 因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
权利要求
1. 一种光学邻近修正方法，其特征在于，包括提供布局主图形；在布局主图形的空白处形成散射条辅助图形；通过将散射条辅助图形的最小设计尺寸减去曝光机的偏移量对散射条的最小设计尺寸进行修正。
2. 根据权利要求2所述的光学邻近修正方法，其特征在于所述散射条辅助 图形的最小设计尺寸范围为120至200nm。
3. —种掩;^莫版的形成方法，其特征在于，包括 提供布局主图形；在布局主图形的空白处形成散射条辅助图形；通过将散射条辅助图形的最小设计尺寸减去曝光机的偏移量对散射条的 最小设计尺寸进行修正；将布局主图形及修正后的散射条辅助图形采用曝光机转移至掩模版上。
4. 根据权利要求3所述的掩模版的形成方法，其特征在于所述散射条辅助 图形的最小设计尺寸范围为120至200nm。
5. 根据权利要求3所述的掩模版的形成方法，其特征在于所述爆光机的偏 移量为布局主图形的临界尺寸的函数。
6. 根据权利要求5所述的掩模版的形成方法，其特征在于所述散射条辅助 图形的最小设计尺寸分别为120nm、 140nm、 160nm、 180nm或者200nm; 相应地，所述爆光才几偏移量分别为-50nm、 -30nm、 -30nm、 -20nm或者-10nm; 修正后，形成于掩模版上的散射条辅助图形的最小尺寸分别为170nm、 170nm、 190nm、 200nm或者210nm。
7. —种图形化方法，其特征在于，包括 提供布局主图形；在布局主图形的空白处形成散射条辅助图形；通过将散射条辅助图形的最小设计尺寸减去曝光机的偏移量对散射条的 最小设计尺寸进行修正；将布局主图形及修正后的散射条辅助图形采用曝光机转移至掩模版上； 提供半导体衬底，在半导体衬底上形成光刻胶层；将掩模版上的布局主图形转移至半导体衬底上的光刻胶层上。
8. 根据权利要求7所述的图形化方法，其特征在于所述散射条辅助图形的 最小设计尺寸范围为120至200nm。
9. 根据权利要求7所述的图形化方法，其特征在于所述曝光机的偏移量为 布局主图形的临界尺寸的函数。
10. 根据权利要求9所述的图形化方法，其特征在于所述散射条辅助图形的 最小设计尺寸分别为120nm、 140nm、 160nm、 180nm或者200nm;相应 地，所述曝光机偏移量分别为-50nm、 -30nm、 -30nm、 -20nm或者-10nm; 修正后，形成于掩模版上的散射条辅助图形的最小尺寸分别为170nm、 170nm、 190nm、 200nm或者210nm。
11. 一种掩模版，包括位于掩^=莫版上的布局主图形；位于布局主图形的空白处的散射条辅助图形；其特征在于，所述散射条辅助图形的最小尺寸为将散射条辅助图形的最小 设计尺寸减去曝光机的偏移量。
12. 根据权利要求11所述的掩模版，其特征在于所述散射条辅助图形的最小 设计尺寸范围为120至200nm。
13. 根据权利要求11所述的掩模版，其特征在于所述曝光机的偏移量为布局 主图形的临界尺寸的函数。
14. 根据权利要求13所述的掩模版，其特征在于所述散射条辅助图形的最小设计尺寸分别为120nm、 140nm、 160nm、 180nm或者200nm;相应地， 所述曝光机偏移量分别为-50nm、 -30nm、 -30nm、 -20nm或者-10nm;经过 修正，形成于掩模版上的散射条辅助图形的最小尺寸分别为170nm、 170nm、 190nm、 200nm或者210nm。
全文摘要
本发明提供一种光学邻近修正方法，包括提供布局主图形；在相邻的布局主图形的间隙中形成散射条辅助图形；对散射条辅助图形的最小尺寸减去曝光机的偏移量进行修正。本发明还提供一种掩模版、其形成方法以及图形化方法。本发明通过对设计的散射条辅助图形的最小尺寸减去曝光机的偏移量进行修正，使得转移至掩模版上的散射条辅助图形的尺寸与设计尺寸之间差异减小至零，防止散射条辅助图形最小尺寸的缩小甚至缺失，保证了足够大的曝光工艺窗口，使得曝光工艺稳定。
文档编号G03F1/36GK101246306SQ20071003744
公开日2008年8月20日 申请日期2007年2月12日 优先权日2007年2月12日
发明者王谨恒 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司