CN1378102A

CN1378102A - 降低光学邻近效应的方法

Info

Publication number: CN1378102A
Application number: CN 01110413
Authority: CN
Inventors: 蔡高财; 王立铭
Original assignee: Winbond Electronics Corp
Current assignee: Winbond Electronics Corp
Priority date: 2001-04-03
Filing date: 2001-04-03
Publication date: 2002-11-06
Anticipated expiration: 2021-04-03
Also published as: CN1180315C

Abstract

本发明涉及一种校正光学邻近效应方法,它利用将一母光罩依其疏密程度的不同而切割成多个子光罩,再针对每一种疏密程度下子光罩所能达到的理想临界尺寸,而给予如光圈孔径、曝光能量等条件,再依序透过等子光罩对光阻进行曝光动作,达到将一光罩图案忠实地转移至光阻层上的目的,不但改善了邻近效应所造成的问题,且并不会受限缩小组件图案的线宽,极具发展潜力。

Description

降低光学邻近效应的方法

本发明涉及一种光学矫正方法，特别是涉及一种能够改善因光学邻近效应(optical proximity effect，OPE)而造成线路图案失真问题的一种光学校正方法。

半导体集成电路的设计与制造技术，近年有大幅度的进展，组件的尺寸随着产品芯片密度不断提高而持续缩小，为了满足缩小化的需求，光蚀刻技术已采用i-line甚或深紫外光(deep UV，DUV)范围的光学系统；而当电路组件的设计线宽(design rule)趋近于曝光机台所使用光源的波长时，光学邻近效应便逐渐显现，不仅造成转移到晶片上的线路图案失真，更因此而消耗掉大部分的临界尺寸容许度(criticaldimension tolerance)，使得工艺困难度增加。

所谓的光学邻近效应，是指在光蚀刻工艺时因光源经照射光罩图案后，反射、折射、或绕射等效应而使光阻中曝光剂量分配不均，造成显影后线路图案的失真。请参看图1，显示一光罩图案与经一般曝光蚀刻程序后所转移至光阻上所显现的图形；如图所示，由于散射光的影响，使得线路图案10末端亦受到曝光，因此显影后的光阻图案12无法与光罩上的线路图案10吻合，而影响电路组件间的性质。

一般而言，对于邻近效应所采取的补救措施至少有一部份可藉由将特征图案(feature)朝预期失真的反方向修正而得到补偿(mask bias)。此即，一个有可能变得太窄的线路，可事先设计成比其实际更大的宽度等等。如图2所示，将上述光罩图案20末端加上一锤头线(hammerhead)24，由于光罩图案20的面积增加，因此能够补偿散射光造成的耗损，从而避免图案转移失真，故可形成预期中欲形成的光阻图案22。一个适用于光蚀刻工艺的光罩图案的资料，储存成一个计算机数据文件，而针对邻近效应所作的修正资料亦能储存在那里，直接于光罩制作，图案读写时做适当的修正。

此外，藉由调整光圈孔径(numerical aperture)、光源疏密性(coherence)、曝光量等光学上的参数，或是变换光阻的对比值，皆利于光阻经曝光后其图形能达到临界尺寸(critical dimension，CD)的理想范围，以减低光学邻近效应的影响。

然而，随着半导体产业的日益发展，组件的线宽(line width)亦随着积集度的上升而愈趋缩小，这对前述的光学邻近效应补偿方法不但为一大局限，因反方向的光罩图案修正系有一定限度，并非所有线宽下的图形皆可进行光罩的反向补偿；因此，组件的积集度很有可能因光罩的图案转移成效不显著而停滞不前，导致半导体产业的发展到达一个极限。

此外，由于单一硅芯片上的线路分配致密程度不同，因此在线路致密与疏离区域的临界尺寸(CD)难以利用光学上的相同参数调整而达到一理想值。

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种光学校正的方法，其不需利用反方向的光罩图案补偿，即可改善光学邻近效应(OPE)，因而允许线宽缩小，不会影响到产业的发展；且各区域的临界尺寸可依其需要做光学上的调整(如光圈孔径、曝光时间、曝光量…等等)，有利于光蚀刻技术的进行。

为了完成本发明之目的，本发明提供一种光学校正的方法，其先由组件设计部门依设计规则(design rule)订出规格后，依组件排列的致密程度设计光罩上的图案，再将该些图案分别制造于多片光罩上，且其中位于同一光罩上的图形致密程度是相类似，的后，依序对该等光罩进行曝光，以将所需的线路图案转移至光阻上。

为了达到本发明，是提供另一种光学校正的方法，其先由组件设计部门依设计规则(design rule)订出规格后，依组件排列的致密程度设计光罩上的图案，再将该原始光罩(其后以母光罩简称的)分割成多个个子光罩，其中，位于同一子光罩上的图形致密程度是相类似；之后，依序透过该等子光罩进行曝光的步骤，而使该母光罩图案能转移至该光阻上。

在此需注意的是，上述的对各(子)光罩进行曝光的方法，是同时配合在各种致密程度下的组件所能允许的光学条件下分别进行，因此所形成组件线宽并不会受到限制，且其临界尺寸恰当。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图的简单说明：

图1显示光学邻近效应所造成光阻图形失真的状况；

图2显示公知的光罩反向图案补偿及其所呈现的标准图案转移情形；

图3A、3B分别显示本发明实施例所提供具有疏密有致的线路图案母光罩及其切割成子光罩的情形；

图4A、4B分别显示沿图3B中的A-A、B-B、及C-C切面的在正、负光阻上所产生的图案转移情形；

图5A、5B分别显示子光罩301、302、303在正、负光阻上成像所需投射的光能强度比较；

图6A显示在不同光圈孔径下，透过子光罩301、302、303曝光后量得CD变化值的分布；

图6B显示在不同光疏密(coherence)程度下，透过子光罩301、302、303曝光后量得CD变化值的分布；以及

图6C示在不同光能量强度下，透过光罩301、302、303曝光后量得CD变化值的分布。

图号说明

10~线路图案 12~光阻图案

20~光罩图案 22~光阻图案

24~锤头线 30~母光罩

301、302、303~子光罩 32~线路图案

321、322、323~子线路图形

实施例

请参看图3A、3B，以更具体地了解本发明的校正方法；首先，先由组件设计部门依设计规则(design rule)订出规格后，依组件排列的致密程度设计光罩上的图案，的后，可选择是否要提供母光罩；例如，先提供一母光罩30，如图3A所示，并且，于该母光罩30上形成多个线路图案32。紧接着，依该等线路图案的疏密程度将该母光罩30分割成多个片子光罩，且图案密度程度类似者系位于同一片子光罩上。例如，请参照图3B，将该母光罩30依其线路图案的疏密程度分割为三片子光罩301、302、303，且位于各片子光罩301、302、303上的子线路图形321、322、323的疏密程度分别为密(dense)、中等、疏。在此请注意，若起始并没有提供母光罩的步骤，亦可于组件设计部门依组件排列的致密程度设计好线路图案后，将该设计完成的线路图案直接分别制造于该等子光罩301、302、303上，其状况是如图3B所示。而本实施例则以有提供母光罩的步骤为例，然此说明并不会限定申请专利的保护范围。此外，为了方便说明起见，本实施例所述的子光罩数目是以3片为例，且其大小相同，然实际上所需的子光罩的数目及大小将随线路疏密的需要或应用而做诸般调整。

接下来，依序对该子光罩301、302、303进行曝光的步骤，其包括对三种图案的致密程度，分别调整机台的光圈孔径、光能强度等参数，以获得各光罩图案的最理想的临界尺寸(CD)值；请参考图4A、4B，其为透过图3B的子光罩图形321、322、323的图案转移；如第4A图，其分别为沿A-A、B-B、及C-C切面的在正光阻(未标号)上所显示的图案，而第4B图亦为沿A-A、B-B、及C-C切面而在负光阻上所显示的图案。

承接上述的各项参数的调整，请参看图5A、5B，所示是分别为子光罩301、302、303在正、负光阻上成像所需接受的光能强度比较。此即，在对各光罩曝光的时可分别调整其能量条件；举例而言，若欲以光罩301的图案成像于一正光阻上，则对光罩301曝光时，可选择采用第5A图的光罩301的能量分布曲线特定能量，以取得理想的曝光结果。

请参看图6A，所示是为在不同光圈孔径下，透过子光罩301、302、303曝光后量得的CD变化值的分布；在此系以正光阻为例，在透过光罩301进行曝光动作时，可选择调整为对应于最接近理想CD值；其光圈孔径大小A₃₀₁；而透过光罩302进行曝光动作时，则可选择调整其光圈孔径为A₃₀₂；光罩303的光圈孔径则选择调整为A₃₀₃。

请参看图6B，所示是为在不同光疏密程度下，透过子光罩301、302、303曝光后量得CD变化值的分布；在此系以正光阻为例，在透过光罩301进行曝光动作时，可选择调整为对应于最接近理想CD值的光疏密大小S₃₀₁；而透过光罩302进行曝光动作时，则可选择调整其光疏密大小为S₃₀₂；透过光罩303曝光时的光疏密大小则选择调整为S₃₀₃。

请参看图6C，所示是为在不同光能量强度下，透过光罩301、302、303曝光后量得的CD变化值的分布；在此系以正光阻为例，在透过光罩301进行曝光动作时，可选择调整为对应于最接近理想CD值的光能量强度E₃₀₁；而透过光罩302进行曝光动作时，则可选择调整其光能量强度为E₃₀₂；透过光罩303曝光时的光能量强度则选择调整为E₃₀₃。

依据本发明的光学校正方法，其利用将一母光罩依其疏密程度的不同而切割成多个个子光罩(或直接将不同疏密程度的线路图案制作于多个个子光罩上)，再针对每一种疏密程度下子光罩所能达到的理想临界尺寸，而给予一特定的条件(如光圈孔径、曝光能量等)，再依序透过该等子光罩对光阻进行曝光的动作，因而达到将一光罩图案忠实地转移至光阻层上的目的，其不但改善了邻近效应所造成的问题，且此种改善的方法并不会受限于日益减低的组件图案线宽，发展极具潜力。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何熟知本领域技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书并结合说明书与附图所界定者为准。

Claims

1.一种降低光学邻近效应方法，适用于已区分出线路图案的疏密程度的组件设计，包括下列步骤：

提供多个光罩；以及

将该线路图案形成于该等光罩上，且图案疏密程度类似者是位于同一片光罩上。

2.如权利要求1所述的方法，其中，还包括提供一光源。

3.如权利要求2所述的方法，其中，还包括提供一光阻，以使该等光罩的图案能因后续的曝光动作而依序转移至该光阻上。

4.如权利要求3所述的方法，其中，是利用该光源透过该子光罩依序对该光阻进行曝光。

5.如权利要求4所述的方法，其中，该光阻在曝光时的光照射量可依各子光罩所能提供的线宽而设定不同的值。

6.一种降低光学邻近效应方法，包括下列步骤：

提供一原始线路图案；

依线路的疏密程度将该原始线路图案分为多个子线路图案；

依该子线路图案形成多片子光罩，且图案密度程度类似者是位于同一片子光罩上；

提供一光源；以及

提供一光阻，以使该子光罩的图案能因后续的曝光动作而依序转移至该光阻上。

7.如权利要求6所述的方法，其中，该光阻在曝光时的光照射量可依各子光罩所能提供的线宽而设定不同的值。