专利名称：光学微距校正方法
技术领域：
本揭露是有关于一种半导体元件的制造，且特别关于一种用于光微影制程中的校正线宽与线距(line-space)偏移的方法，以将电路元件(circuit component)与图案转印至半导体元件基底上。
背景技术：
半导体集成电路(IC)与元件的制造需要用到许多道光微影制程步骤，以将特定的电路元件(circuit component)与电路布局定义且产生至基底层上，常见的光微影系统会将掩膜板图案倍缩掩膜板(mask pattern reticle)上的特定电路与/或组成影像投射至已涂布光感膜(光致抗蚀剂)的平坦基底材料层上，在影像曝光后，再将此膜显影，以将电路与/或元件转印至基底层上，接着将此图案化基底以各式技术如蚀刻与掺杂等进行处理，以利用此转印图案改变此基底层。
当关键尺寸(critical dimensions)(各式关键构件的边缘之间的最小距离，这些最小距离对IC效能有关键性的影响)接近或小于光微影制程所用的光源波长时，光微影制程就面临到重大挑战，因为在CDs接近或小于光波长(此光波长一般在次微米范围)时，转印图案的完整度就会变差，这现象是由许多效应包括光学微距的扭曲与化学处理的波动所造成，而这些效应所呈现的现象常包括线端缩短(line-end shortening)、线端连结(line-endbridging)与/或线宽变异(line width variations)等现象产生，且这些现象也会跟基底材料层以及线图案的区域密度相关，如某些材料层的图案化对于光学微距效应的现象会更加敏感，例如，金属层对于线缩小的问题会特别敏感，因为金属接触插塞与内连线常位于线端，所以需要大于25nm的线端延伸，以确保接触插塞与内连线结构的有较佳与完整地形成。当元件持续缩小至较小尺寸时，如厚度小于150nm的金属线与/或金属线对金属线的间隔小于100nm，由于产生了扭曲与偏移之故，金属层就会对线端连结(line-end bridging)高度敏感；同样地，在厚度小于100nm的栅极层与/或栅极线间隔小于100nm则会对线端扭曲与偏移具高度敏感；而元件基底的其它主动材料层则会对于线端扭曲与偏移有其它或类似的尺寸敏感度。
为了避免这些或其它光学微距效应，半导体工业会利用光微影掩膜板图案的修改对其作补偿，此补偿会改善IC生产与元件的良率、大幅降低生产成本(材料、设备、人力)，同时使半导体制造技术可制造出更先进的元件且可进步至下一代的制程技术。
一般的补偿技术常被称为光学微距校正(Optical ProximityCorrection，简称OPC)，OPC所要校正的扭曲与偏移包括线端缩短、线端连结、线宽变异、线角圆化(line corner rounding)、线密度与线深度的焦聚，而OPC的终极目标就是要利用固有的设备，借由改良的掩膜板图案转移技术，来获得生产IC设计中的较小元件图案的能力；此OPC技术是对掩膜板图案尺寸作系统性地改变，以补偿因为光微影操作中光学衍射与散射所产生的扭曲，此外，OPC的掩膜板图案还可在图案转移时对非所欲的扭曲产生负面影响，也就是说OPC就是借由对会产生扭曲/偏移的IC布局作些许改变来作用的，此OPC元件图案(features)常为次分辨率(sub-resolution)(即其尺寸小于曝光工具的分辨率)，因此不会转移到元件基底上，且这些元件图案会与原本的掩膜板图案相互作用，以改良最终的转移图案，此元件图案常称为衬线(serifs)，此衬线是为对所设计的掩膜板图案的角、末端区域或其它地方作微小、附加型的增加或减小。
线端的扭曲/偏移通常更难校正，因为需要同时考虑线端缩短与线端连结的问题，这些与线相关的问题对于线层与基底而言是很难处理，因为线层与基底中的彼此处于相反与/或相对处的元件图案(features)线端间的微距非常小，这些问题都会造成OPC技术的挑战，因为OPC方法必须同时预防所转移的线不会因为其相邻或相反线处的非预期的连结或连接，而使所设计的布局图案缩短、缩小、变长或变大，因此，这些线端的问题也常被认知为线空隙或线延伸的问题，其分别涉及个别线结构线端间的空隙极限或线的总长。
现行用于线端的OPC方法是将对称的OPC结构加入掩膜板图案线设计里，若正确地执行此技术，就可有效地降低因光学微距效应对线端所产生的扭曲/偏移。OPC所提供的增加的线区域常需要光微影与线形成蚀刻制程，以更精准地防止线对线的连结与过度的线端缩短；但在更新与未来的元件/制程技术里，元件尺寸会持续地缩小，使得制程宽裕度(process conditions windows)的减少的现象会更加恶化。
图1A至图1C说明一般半导体制程操作如何处理线端扭曲/偏移的问题。图1A显示包括4个线端的4条线a、b、a’、b’的部分掩膜板图案，其中线a与b为一对相邻线，且其位于另一对相邻线a’与b’的相反端，且线a、b与线a’与b’相距一微小微距；在此例中，OPC并未提供至此四个线端，以不对此掩膜板图案的线端进行修改；通常不加OPC的原因常是因为在线间加入OPC结构后，会使光学制程宽裕度下降，造成操作上的困难。
图1B显示在图1A的4个线端各加入OPC衬线后的图案，在此例中，所加入的OPC衬线会使得如图1A所示的直线型的掩膜板图案线端变成如图1B所示的T型线端，此T型衬线是以x轴的方向作延伸，且只延伸线端；这些T型衬线在业界常称作“锤头”，这些提供至各线端的衬线在尺寸与结构上是对称的；请注意所提供的衬线会使相邻与相反线端间的间隔(gap)和间隙(space)变得比图1A所示的没加OPC线的间隙和间隙更小且更短；为了使OPC方法更有效率地执行，必须考虑间隔(gap)、间隙(space)、光微影的光学制程宽裕度、线蚀刻制程操作等因素，以避免线连结与/或线缩短。
图1C是以另一方式在图1A上的4个线端各加入OPC衬线，在此例中，提供到4线端的衬线会使得线端的x与y方向轴两者皆变大，且此OPC方法所加入的特殊线端衬线在尺寸与结构上都是对称的，且相邻与相反线端间的间隔(gap)和间隙(space)也比图1A所示的未加OPC线者小且短；为了使OPC方法更有效率地执行，必须考虑间隔(gap)、间隙(space)、光微影的光学制程宽裕度、线蚀刻制程操作等因素，以避免线连结与/或线缩短。
所以业界急需提出一种不需小/窄的制程宽裕度的OPC方法，且此改良的方法可更易于用于现行的半导体制造中，且对制程工程师与生产操作者而言只需要很小的额外需求。
发明内容
本发明揭露一种光学微距校正(OPC)方法，包括在侦测第一元件图案的一端点，该端点接近第二元件图案的一端点，再将朝向第一方向的第一OPC图案加到第一元件图案上；以及将朝向第二方向的第二OPC图案加到第二元件图案上，且第二方向大体上与第一方向相反。
本发明所述的光学微距校正方法，该第一与第二方向彼此相反。
本发明所述的光学微距校正方法，该第一与第二光学微距校正图案相同。
本发明所述的光学微距校正方法，该第一与第二元件图案大体上线性对齐。
本发明所述的光学微距校正方法，该第一与第二元件图案大体上彼此平行。
本发明所述的光学微距校正方法，该第一与第二元件图案间的端点至端点间隙小于100nm。
本发明所述的光学微距校正方法，该第一与第二元件图案间一线至线间隙大于一预定设计规则(design rule)。
本发明另提供一种光学微距校正方法，所述光学微距校正方法包括侦测第一群元件图案的第一端点，该端点接近第二群元件图案的第一端点，且其间存在一预定的端点至端点间隙；将朝向第一方向的第一光学微距校正图案加到该第一群元件图案的第一端点上；以及将朝向第二方向的第二光学微距校正图案加到该第二群元件图案的第一端点上，且该第二方向大体上与该第一方向相反。
本发明所述的光学微距校正方法，该第一与第二方向彼此相反。
本发明所述的光学微距校正方法，该第一与第二光学微距校正图案相同。
本发明所述的光学微距校正方法，该第一与第二元件图案大体上线性对齐。
本发明所述的光学微距校正方法，该第一群元件图案大体上彼此平行，且该第二群元件图案大体上彼此平行。
本发明所述的光学微距校正方法，该第一与第二群元件图案间的端点至端点间隙小于100nm。
本发明所述的光学微距校正方法，该元件图案间一线至线间隙大于一预定设计规则(design rule)。
本发明还提供一种光学微距校正方法，所述光学微距校正方法包括侦测第一元件图案的一端点，该端点接近第二以及第三元件图案的端点；将第一光学微距校正图案加到该第一元件图案的端点上；将第二光学微距校正图案加到该第二元件图案的端点上；以及将第三光学微距校正图案加到该第三元件图案的端点上，其中该第一光学微距校正图案的一突出部分指向一方向，该方向与该第二与第三光学微距校正图案的突出部分所指的方向相反，使任何两元件图案间一端点至端点间隙可被最小化。
本发明所述的光学微距校正方法，该第一元件图案的突出部分指向一方向，该方向与任一该第二或第三元件图案的突出部分所指的方向相反。
本发明所述的光学微距校正方法，该第一、第二与第三光学微距校正图案相同。
本发明所述的光学微距校正方法，该第一与第二元件图案大体上线性对齐，且该第三元件图案与该第一与第二元件图案平行。
本发明所述的光学微距校正方法，该第一元件图案的突出部分指向一方向，该方向与该第二与第三元件图案两者所指的方向相反。
本发明所述的光学微距校正方法，该第一元件图案的突出部分指向一方向，该方向与该第二的突出部分相反，且与该第三元件图案的突出部分方向相同。
本发明所述的光学微距校正方法，该第一与第二元件图案间的端点至端点间隙小于100nm。
本发明描述一种改良的OPC技术，以校正在半导体制造中因光学微距效应所产生的线端扭曲/偏移。此揭露方法利用非对称结构作为OPC的衬线，以对一般方法进行改良，且此衬线对于光学光微影与线蚀刻制程宽裕度无伤害或伤害很小，以避免线端连结与线端缩短的问题。
图1A至图1C说明一般如何在半导体制造操作中解决掩膜板图案线结构的线端扭曲/偏移；图2A至图2D说明在掩膜板图案线结构上使用本揭露的不对称OPC结构，以校正线端扭曲/偏移。
具体实施例方式
本揭露描述一种改良的OPC技术，以校正在半导体制造中因光学微距效应所产生的线端扭曲/偏移。此揭露方法利用非对称结构作为OPC的衬线，以对一般方法进行改良，且此衬线对于光学光微影与线蚀刻制程宽裕度无伤害或伤害很小，以避免线端连结与线端缩短的问题。
图2A至图2D说明本揭露如何使用非对称的OPC结构进行OPC处理。本揭露的OPC结构的尺寸与形状未必一定呈对称状才能有效地校正线扭曲/偏移，而是利用某些较佳的方位以及非对称的OPC结构进行线扭曲/偏移的校正。
图2A是为不对称OPC结构的一例，其部分掩膜板图案包括4线端，此4线端为一对相邻线a与b与以一微距位于另一对相邻线a’与b’的相反处，而4线端皆使用OPC进行处理，以使每一线端都具有从端点向外延伸的“突出部分”；请注意线a与b端的非对称衬线的方向与线a’与b’端的非对称衬线的方向不同；图2A显示衬线只以x轴且以相邻线a与b的右侧方向提供至相邻线a与b的线端上，而提供到相邻线a’与b’线端的OPC衬线是沿着x轴且向其左侧方向加入，此4线端中的相反方向的线端的OPC衬线方向也相反，但不一定要准确地差180度，只要其方向不同且不置于跨越彼此即可。在此较佳例子中，每线端的OPC结构不用具有相同的尺寸或形状(如前述的图1B与图1C)，且两相反端间的距离较佳小于100nm；此较佳例子的改良的间隔(gap)和间隙(space)可使光微影与线蚀刻制程具有更宽/大的条件范围，以避免因光学微距效应所产生的线连结与/或线缩短等问题。
图2B为用在包括4线端的部分掩膜板图案的不对称OPC结构的另一例子，此例与图2A所示类似，其中包括一对相邻线c与d以一微距位于另一对相邻线c’与d’的相反处，且OPC衬线是是延着x轴提供至4条在线的所有线端上；图2B特别显示提供较大的衬线到相邻线c与d线端的右侧，以形成一突出部分，且较小的衬线提供到相同线端的左侧，相反地，较大的OPC衬线提供到与线c与d相反处的相邻线c’与d’的线端左侧上，且较小的衬线加到其线端右侧，也就是说相反线端的较大OPC衬线(较大OPC校正效应)的方向较佳也呈相反状；在此较佳例子中，每线端的OPC结构不用具有相同的尺寸或形状(如前述的图1B与图1C)，且此较佳例子的改良的间隔(gap)和间隙(space)可以使光微影与线蚀刻制程具有更宽/大的条件范围，以避免因光学微距效应所产生的线连结与/或线缩短等问题。
本揭露OPC方法的第三个例子是利用如图2C所示的不对称OPC结构进行校正，此例显示一对相邻线e与f与以一微距位于另一对相邻线e’与f’的相反处，且OPC衬线是是延着x轴提供至4条在线的所有线端上；图2C显示提供至相邻线e与f线端的衬线彼此相对，且提供至相邻线e’与f’线端的衬线彼此背对，且此4线端的OPC衬线的排置与前述类似，皆是相反线端的衬线方向彼此也相反，在此较佳例子中，每线端的OPC结构不用具有相同的尺寸或形状(如前述的图1B与图1C)，且此较佳例子的改良的间隔(gap)和间隙(space)可以使光微影与线蚀刻制程具有更宽/大的条件范围，以避免因光学微距效应所产生的线连结与/或线缩短等问题，且此例也说明借由利用不对称OPC结构来改良间隔(gap)和间隙(space)，其中不对称的OPC结构可选择性地加入某些线与线端结构里。
图2D说明不对称OPC结构的一例，其中所提供的衬线在x轴方向小量放大且在y轴方向较大量放大，此例显示的部分掩膜板图案共包括4线端，其中一对相邻线h与i与以一微距位于另一对相邻线h’与i’的相反处，且OPC衬线沿着x轴提供至此4条在线的所有线端上；图2D特别显示较大衬线被提供至相邻线h与i的线端侧上，且此衬线彼此背对，且衬线被提供至相反的一对相邻线端h’与i’上，且此衬线彼此相对，此4线端的OPC衬线安排与上述类似，皆是相反线端的衬线方向彼此也相反，在此较佳例子中，每线端的OPC结构不用具有相同的尺寸或形状(如前述的图1B与图1C)。
上述例子同时指出本发明掩膜板图案的相邻与相反线端具有比一般所使用的OPC方法更小的间隔(gap)和间隙(space)，如因衬线所指的方向相反，所以并行线间的距离可以缩短，不过此距离还是会大于最小的设计规则；此改良的OPC方法可使光微影与线蚀刻制程具有更宽/大的条件范围，以避免光学微距效应所产生的线连结与/或线缩短等问题发生。
利用不对称OPC结构的方法可改进半导体制造中所使用的OPC技术，此揭露方法是借由利用不对称衬线结构提高制程弹性，以减少制造条件较佳宽制程操作范围的损失，进而改良一般制程方法，此改良的制程操作范围会减少线端缩短与线端连结等现象。
不对称的OPC也可加到多种的掩膜板图案设计里，包括多种配置/方向与材料组成的线与结构层。上述所揭露的较佳实施例显示所利用的不对称结构大致是以相反方向对齐；此外，其它方向配置与方位的不对称OPC衬线结构也可用来校正线端连结与线端缩小等问题。此不对称OPC方法除了可以用来校正扭曲/偏移所产生线缩短与线端连结的等问题外，也可用来校正包括线宽变异、线角圆化、线密度、线深度的焦距等问题。
本揭露的方法可与现行、一般与未来的光微影掩膜板图案设计技术与操作契合且兼容，且易于与一般OPC技术整合，如可作为额外的OPC规则或可取代现行OPC规则或方法，且对于制造与生产操作而言改变并不大，所以很容易用在制造操作里。
以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。
权利要求
1.一种光学微距校正方法，其特征在于所述光学微距校正方法包括侦测第一元件图案的一端点，该端点接近第二元件图案的一端点；将朝向第一方向的第一光学微距校正图案加到该第一元件图案上；以及将朝向第二方向的第二光学微距校正图案加到该第二元件图案上，且该第二方向大体上与该第一方向相反。
2.根据权利要求1所述的光学微距校正方法，其特征在于该第一与第二方向彼此相反。
3.根据权利要求1所述的光学微距校正方法，其特征在于该第一与第二光学微距校正图案相同。
4.根据权利要求1所述的光学微距校正方法，其特征在于该第一与第二元件图案大体上线性对齐。
5.根据权利要求1所述的光学微距校正方法，其特征在于该第一与第二元件图案大体上彼此平行。
6.根据权利要求5所述的光学微距校正方法，其特征在于该第一与第二元件图案间的端点至端点间隙小于100nm。
7.根据权利要求1所述的光学微距校正方法，其特征在于该第一与第二元件图案间一线至线间隙大于一预定设计规则。
8.一种光学微距校正方法，其特征在于所述光学微距校正方法包括侦测第一群元件图案的第一端点，该端点接近第二群元件图案的第一端点，且其间存在一预定的端点至端点间隙；将朝向第一方向的第一光学微距校正图案加到该第一群元件图案的第一端点上；以及将朝向第二方向的第二光学微距校正图案加到该第二群元件图案的第一端点上，且该第二方向大体上与该第一方向相反。
9.根据权利要求8所述的光学微距校正方法，其特征在于该第一与第二方向彼此相反。
10.根据权利要求8所述的光学微距校正方法，其特征在于该第一与第二光学微距校正图案相同。
11.根据权利要求8所述的光学微距校正方法，其特征在于该第一与第二元件图案大体上线性对齐。
12.根据权利要求8所述的光学微距校正方法，其特征在于该第一群元件图案大体上彼此平行，且该第二群元件图案大体上彼此平行。
13.根据权利要求8所述的光学微距校正方法，其特征在于该第一与第二群元件图案间的端点至端点间隙小于100nm。
14.根据权利要求8所述的光学微距校正方法，其特征在于该元件图案间一线至线间隙大于一预定设计规则。
15.一种光学微距校正方法，其特征在于所述光学微距校正方法包括侦测第一元件图案的一端点，该端点接近第二以及第三元件图案的端点；将第一光学微距校正图案加到该第一元件图案的端点上；将第二光学微距校正图案加到该第二元件图案的端点上；以及将第三光学微距校正图案加到该第三元件图案的端点上，其中该第一光学微距校正图案的一突出部分指向一方向，该方向与该第二与第三光学微距校正图案的突出部分所指的方向相反，使任何两元件图案间一端点至端点间隙可被最小化。
16.根据权利要求15所述的光学微距校正方法，其特征在于该第一元件图案的突出部分指向一方向，该方向与任一该第二或第三元件图案的突出部分所指的方向相反。
17.根据权利要求15所述的光学微距校正方法，其特征在于该第一、第二与第三光学微距校正图案相同。
18.根据权利要求15所述的光学微距校正方法，其特征在于该第一与第二元件图案大体上线性对齐，且该第三元件图案与该第一与第二元件图案平行。
19.根据权利要求18所述的光学微距校正方法，其特征在于该第一元件图案的突出部分指向一方向，该方向与该第二与第三元件图案两者所指的方向相反。
20.根据权利要求18所述的光学微距校正方法，其特征在于该第一元件图案的突出部分指向一方向，该方向与该第二的突出部分相反，且与该第三元件图案的突出部分方向相同。
21.根据权利要求18所述的光学微距校正方法，其特征在于该第一与第二元件图案间的端点至端点间隙小于100nm。
全文摘要
本发明揭露一种光学微距校正方法，包括在侦测第一元件图案的一端点，该端点接近第二元件图案的一端点，再将朝向第一方向的第一光学微距校正图案加到第一元件图案上；以及将朝向第二方向的第二光学微距校正图案加到第二元件图案上，且第二方向大体上与第一方向相反。本发明是一种改良的OPC技术，以校正在半导体制造中因光学微距效应所产生的线端扭曲/偏移。利用非对称结构作为OPC的衬线，对于光学光微影与线蚀刻制程宽裕度无伤害或伤害很小，以避免线端连结与线端缩短的问题。
文档编号H01L21/027GK1684228SQ20051006443
公开日2005年10月19日 申请日期2005年4月15日 优先权日2004年4月15日
发明者廖忠志 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司