一种光刻辅助图形的设计方法与流程

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种光刻辅助图形的设计方法。

背景技术：

半导体产业的飞速发展，主要得益于微电子技术的微细加工技术的进步，而光刻技术是芯片制备中最关键的制造技术之一。由于光学光刻技术的不断创新，它一再突破人们预期的光学曝光极限，使之成为当前曝光的主流技术。

光刻系统主要包括照明系统(光源)、掩模、投影系统及晶片四部分。光入射到掩模上发生衍射，衍射光进入投影系统后在晶圆上干涉成像，再经过显影和蚀刻处理后，就将图形转移到晶圆上。

在实际生产中，经常会遇到只需要掩模稀疏的少部分图形的情况，当掩模板上只有稀疏的工艺图形时，就会在光刻过程中带来孤立和密集成像差异。因此在光刻90nm工艺节点开始引入光刻辅助图形(sraf)设计。在部分稀疏的图形周围追加曝光辅助图形，这些曝光辅助图形在曝光工艺时，只进行阻挡和散射光的作用以提高光刻图形的聚焦深度扩大光刻工艺窗口，但不能在晶圆上形成图形。因此，现有的技术在掩模板上追加小于光刻工艺最小解像能力的辅助线。

这些亚分辨辅助线条包括各种衬线和散射条。衬线和散射条的宽度及其与主特征图形的距离较为重要，需要根据具体情况进行优化，以期通过散射条影响位相频谱的变化实现对空间像的轮廓调节。这些散射条或衬线通过改善图形频谱中各种频率成分的能量和位相分布，有效地调整空间像的光强分布，而不会在抗蚀剂上形成图形，能起到改善线宽偏差，强化边角轮廓和增加曝光焦深的作用。

传统的sraf的设计方法如图1所示，具体包括以下步骤：

(1)在掩模板基体的表面沉积一层金属层；

(2)在金属层上定义光刻辅助图形和工艺图形的位置，并进行曝光；

(3)刻蚀金属层上光刻辅助图形和工艺图形以外的部分，形成位于同一水平面上的光刻辅助图形和工艺图形。

按照上述工艺制作的掩模板基体在作为掩模的过程中，因为光刻辅助图形和工艺图形位于同一平面上，相应的，光刻辅助图形和工艺图形的聚焦平面也位于同一水平面上，如附图2所示。这就导致在曝光的过程中光刻辅助图形会在硅片上造成鬼影缺陷，从而影响硅片的曝光质量。

同时，光刻曝光辅助图形尺寸也不能太小，太小图形无法起到阻挡入射光的效果甚至可能恶化光刻图形的工艺窗口的效果，而在上述工艺制作过程中，若要将光刻辅助图形尺寸变小，会增加掩模光刻的成本，从而增大掩模板基体的制造成本。因此，在设计光刻辅助图形的过程中，应该适当地控制其尺寸。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题为提供一种光刻辅助图形的设计方法，将光刻辅助图形和工艺图形设置在不同的平面上，从而避免光刻辅助图形和工艺图形位于同一聚焦平面，减少产生鬼影的风险，并且能够更好地控制光刻辅助图形的尺寸，增强散射效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种光刻辅助图形的设计方法，包括以下步骤：

s01：在掩模板基体中形成光刻辅助图形，所述光刻辅助图形的上表面和掩模版基体的上表面齐平；

s02：在上述掩模板基体含有光刻辅助图形的一侧形成工艺图形，所述工艺图形的位置与光刻辅助图形在垂直方向上不重合。

进一步地，所述光刻辅助图形的厚度小于等于掩模板基体的厚度。

进一步地，所述步骤s01的具体步骤为：

s0101：在掩模板基体表面定义出光刻辅助图形的位置，并进行曝光；

s0102：对曝光之后的位置进行刻蚀，形成凹槽；

s0103：在凹槽中进行金属层的生长，形成光刻辅助图形。

进一步地，所述步骤s0102中对曝光之后的位置采用干法刻蚀。

进一步地，所述步骤s0103中在凹槽中进行金属层的生长之后，通过回刻的方式，使得光刻辅助图形的上表面和掩模板基体的表面齐平。

进一步地，所述金属层为铬。

进一步地，所述步骤s02的具体步骤为

s0201：在含有光刻辅助图形一侧的掩模板基体表面生长金属层；

s0202：在金属层上定义出工艺图形的位置，并进行曝光；

s0203：刻蚀工艺图形之外的金属层，形成工艺图形。

进一步地，所述金属层为铬。

本发明提供的一种光刻掩模版，包括掩模板基体、光刻辅助图形和工艺图形，所述光刻辅助图形位于掩模版中，所述光刻辅助图形的上表面和掩模版基体的表面齐平，所述工艺图形位于掩模板基体含有光刻辅助图形的一侧表面上，且工艺图形的位置与光刻辅助图形在垂直方向上不重合，该光刻掩模版作为掩模时，入射光从工艺图形和光刻辅助图形的背面入射，分别经过光刻辅助图形和工艺图形，在晶圆上进行曝光。

进一步地，所述光刻辅助图形和工艺图形不在同一聚焦平面。

本发明的有益效果为：通过将光刻辅助图形和工艺图形设置在两个不同的平面上，其中，光刻辅助图形位于掩模板基体中，工艺图形位于掩模板基体中含有工艺辅助图形一侧的表面上，避免了光刻辅助图形和工艺图形位于同一聚焦平面，从而达到减少产生鬼影的效果。同时将光刻辅助图形和工艺图形分开制作，可以更好地控制工艺辅助图形的尺寸，增强散射的效果。

附图说明

图1为现有技术中制作光刻辅助图形的流程图。

图2为现有技术中光刻辅助图形和工艺图具有同一聚焦平面的示意图。

图3为本发明一种光刻辅助图形的设计方法的流程图。

图4为本发明中光刻辅助图形和工艺图具有不同聚焦平面的示意图。

图中：1掩模板基体，2光刻辅助图形，3工艺图形，4硅片。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

如附图3所示，本发明提供的一种光刻辅助图形的设计方法，包括以下步骤：

s01：在掩模板基体中形成光刻辅助图形，光刻辅助图形的上表面和掩模版的上表面齐平。其中，光刻辅助图形的厚度小于掩模板基体的厚度，也就是说，本发明中光刻辅助图形是形成在掩模板基体内部的凹槽中的，并且该凹槽的上表面和掩模板基体的上表面是平行的。

其中，具体形成光刻辅助图形的方法为：

s0101：在掩模板基体表面定义出光刻辅助图形的位置，并进行曝光。可以采用现有技术中的掩模图形化方式，在掩模板基体表面定义出光刻辅助图形的位置，即可以采用光刻胶覆盖光刻辅助图形之外的部分，并进行曝光。在定义光刻辅助图形的位置以及尺寸的时候，需要考虑该掩模板基体的应用环境、入射光种类、工艺图形的位置、密集程度等等因素。同时，光刻辅助图形的尺寸不能太小，太小的话，会导致光刻辅助图形无法起到阻挡入射光的效果，甚至会恶化光刻辅助图形的工艺窗口。

s0102：对曝光之后的位置进行刻蚀，形成凹槽。可以采用现有技术中任意刻蚀掩模板基体的方法进行，本实施例中采用干法刻蚀形成凹槽，干法刻蚀所选用气体为现有技术中刻蚀掩模板基体的气体。

s0103：在凹槽中进行金属层的生长，形成光刻辅助图形。其中，金属层为铬金属，并且在凹槽中进行金属层的生长之后，凹槽中生长的金属会超出掩模板基体的表面，此时通过回刻的方式，去除凹槽中高于掩模板基体平面的多余金属层，使得光刻辅助图形的上表面和掩模板基体的表面齐平。

s02：在上述掩模板基体含有光刻辅助图形的一侧形成工艺图形，所述工艺图形的位置与光刻辅助图形在垂直方向上不重合。具体的步骤为：

s0201：在含有光刻辅助图形一侧的掩模板基体表面生长金属层。上述步骤中光刻辅助图形的上表面和掩模层的上表面是齐平的，即含有光刻辅助图形的掩模板基体的上表面是平坦的，直接在含有光刻辅助图形一侧的掩模板基体表面上生长金属层。该金属层可以为能够作为工艺图形的一切金属，本实施例中选用铬金属。

s0202：在金属层上定义出工艺图形的位置，并进行曝光。本发明中可以采用现有技术中图形化的工艺，在金属层上定义出工艺图形的位置。本实施例中采采用光刻胶覆盖工艺图形所在的位置，并进行曝光，从而确定工艺图形在金属层上的位置。

s0203：刻蚀工艺图形之外的金属层，形成工艺图形，以光刻胶为掩模，刻蚀工艺图形之外的金属层，停止于掩模板基体表面上。形成了含有掩模板基体、光刻辅助图形和工艺图形的新的掩模板。并且光刻辅助图形和工艺图形位于掩模板不同的平面上，避免了光刻辅助图形和工艺图形位于同一聚焦平面，减少了产生鬼影的风险。

本发明提供的一种光刻掩模版，包括掩模板基体、光刻辅助图形和工艺图形，光刻辅助图形位于掩模版中，光刻辅助图形的上表面和掩模版基体的表面齐平，且光刻辅助图形的厚度小于等于掩模板基体的厚度。工艺图形位于掩模板基体含有光刻辅助图形的一侧表面上，且工艺图形的位置与光刻辅助图形在垂直方向上不重合，即光刻辅助图形和工艺图形在垂直方向是彼此错开的。该光刻掩模版作为掩模时，入射光从掩模板中工艺图形和光刻辅助图形的背面入射，分别经过光刻辅助图形和工艺图形，在晶圆上进行曝光。

本发明提供的一种光刻掩模版，光刻辅助图形2位于掩模板基体1中，工艺图形3位于掩模板基体1中含有工艺辅助图形一侧的表面上，在对硅片4进行掩模光刻的时候，避免了光刻辅助图形和工艺图形位于同一聚焦平面，从而达到减少产生鬼影的效果，如附图4所示。同时将光刻辅助图形和工艺图形分开制作，可以更好地控制工艺辅助图形的尺寸，增强散射的效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用于限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明所附权利要求的保护范围内。