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CN1797191A - 检测光掩模数据库图案缺陷的方法 - Google Patents

检测光掩模数据库图案缺陷的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于检测光掩模的数据库图案的缺陷的方法，其包括：根据半导体元件的设计规则设计光掩模的数据库图案；对所设计的数据库图案进行光学邻近修正(OPC)；以及，通过按照所设计的数据库图案的每个线临界尺寸(CD)获得基于至少两个空间宽度的多个偏差值，并检测具有最佳偏差值的图案的外形的方法，检测数据库图案的缺陷。本方法根据光掩模的线临界尺寸将不同的空间宽度加到所述图案上，从而预先检测随照明系统、子膜和光刻胶的厚度而变化的构图缺陷，并修正由具有相同临界尺寸的图案线的不同长度造成的，诸如图案的分裂或桥接的图案缺陷。

Description

检测光掩模数据库图案缺陷的方法
技术领域
本发明涉及测试光掩模图案的方法，尤其涉及检测光掩模的数据库图案中的缺陷的方法。
背景技术
随着集成到半导体芯片中的元件的最小线宽度及其连接线路的减少，难以避免形成于晶片上的图案的光学邻近效应，所述图案是利用紫外线通过传统光刻技术形成的。由于最近使用的紫外线I波(I-beam)的波长为0.365μm，而线宽的临界尺寸为0.35μm，因此，由光衍射和干涉形成的图案的OPE严重地限制了半导体芯片的制造工艺。预计，图案的OPE将变得更加严重，以满足线宽的最小临界尺寸的降低。因此，执行光学邻近修正(OPC)是不可避免的，以便对由光刻工艺中的分辨率限制产生的OPE进行修正。
在光刻工艺中，光掩模的图案是通过光学透镜复制到晶片上的。这里，对图像投影的光学系统起着低通滤波器的作用，并且，形成于晶片上的图像具有失真的外形。在采用具有长方形外形的光掩模时，具有高频的部分，即边缘部分并未穿透光学透镜，因此，在晶片上形成环状图案。在光掩模图案具有大尺寸(或周期)的情况下，由于基本空间频率低，比较而言，高阶频率能够穿透光学透镜，从而在晶片上形成类似光掩模图案的图案。但是，在光掩模图案具有小尺寸的情况下，由于空间频率高，穿透光学透镜的频率降低，从而使图案的失真变得严重。
因此，直到现在，上述问题才通过光刻设备的改进而得到解决。但是，这种设备的发展是有限的，并且，现在需要设计领域方面的方法。在光掩模图案的OPC中，考虑到上述失真，提前使光掩模图案变形，从而使晶片上最终形成的图案具有预期形状。通常，OPC采用基于规则的方法，在所述方法中制定几条规则，并在图案的设计中使其得到反映。
图1是一流程图，其采用示意图的方法说明了测试光掩模的数据库图案的惯用方法。
如图1所示，在常规工艺中，制定与所设计的数据库图案的线临界尺寸(CD)或空间相关的规则文件，执行规则文件的设计规则检查(DRC)，之后执行光学邻近修正(OPC)，使数据库图案变形，从而最终在晶片上曝光的图案具有预期的外形(S10～S30)。
在测试光掩模的数据库图案的常规方法中，在DRC中检测图案的线DC或空间，但是无法检测到因构图步骤中的失误而导致的图案缺陷。在具有相同临界尺寸的图案中，不可能测试区分出具有长线长的图案和具有短线长的图案。因此，在将通过OPC修正的，具有长线长的图案曝光到晶片上的情况下，所述图案将分裂(collapse)，或在相邻图案之间形成一桥接件(bridge)。
发明内容
因此，本发明是鉴于上述问题做出的，本发明的一个目的是提供一种用于检测光掩模的数据库图案缺陷的方法，在所述方法中，根据光掩模图案的线临界尺寸，将不同的空间宽度应用到图案上，以便根据照明系统、子膜(sub-film)和光刻胶的厚度检测构图缺陷的差别，由此预先检测出诸如图案的分裂或桥接件的缺陷，所述缺陷源自具有相同临界尺寸的图案的不同线长。
根据本发明，可以通过提供一种用于检测光掩模的数据库图案缺陷的方法实现上述和其他目的，所述方法包括：根据半导体元件的设计规则设计光掩模的数据库图案；对所设计的数据库图案进行光学邻近修正(OPC)；以及，通过按照所设计的数据库图案的每个线临界尺寸(CD)获得基于至少两个空间宽度的多个偏差(bias)值，并检测具有最佳偏差值的图案的外形的方法，检测数据库图案的缺陷。
优选地，所述多个偏差值可以包括至少一个正值和至少一个负值。
此外，优选地，可以针对所设计的数据库图案之外的所有半导体元件芯片的图案，以及经过OPC的图案进行数据库图案的缺陷检测。
此外，优选地，所述方法可以进一步包括在进行OPC之前执行所设计的数据库图案的设计规则检查(DRC)。
优选地，可以针对如DRC的结果所示的破坏所述设计规则的图案进行数据库图案的缺陷检测。
此外，优选地，可以通过根据焦深(DOF)余量获得多个偏差值，并检测所具有的偏差值带有最佳DOF余量的图案的外形的方法进行数据库图案的缺陷检测。
附图说明
通过下述参照附图进行的详细说明将使本发明的上述目的、特征和其他优势得到更加清晰的理解，其中：
图1是说明对光掩模的数据库图案的缺陷进行检测的常规方法的流程图；
图2是说明根据本发明对光掩模的数据库图案的缺陷进行检测的工艺流程图；
图3是说明根据本发明的实施例对经过OPC的光掩模的数据库图案的缺陷进行检测的工艺流程图；
图4A和图4B分别是说明在本发明的工艺中获得规则表和偏差值的方法的示意图；
图5是说明根据本发明对光掩模的数据库图案的缺陷进行检测的工艺的一个实例的示意图；
图6是说明根据本发明对光掩模的数据库图案的缺陷进行检测的工艺的另一个实例的示意图；以及
图7是说明形成于晶片上的，作为图5的工艺的对象的图案外形的示意图；以及
图8是说明形成于晶片上的，作为图6的工艺的对象的图案外形的示意图。
具体实施方式
现在，将参照附图对本发明的优选实施例予以详细说明。
图2是说明根据本发明对光掩模的数据库图案的缺陷进行检测的工艺的流程图。
如图2所示，基于半导体元件的设计规则在光掩模上设计数据库图案(S100)。
制定与所设计的数据库图案的线临界尺寸(CD)或空间相关的规则文件，并执行规则文件的设计规则检查(DRC)(S110)。
执行光学邻近修正(OPC)(S120)，在这一步骤中，使经过设计的图案变形，从而使最终曝光到晶片上的图案具有预期的形状。
执行光学规则检查(ORC)(S130)，在这一步骤中，根据各个线CD中的每一个，以至少两个空间宽度为基础计算多个偏差值，并利用上述偏差值获得具有最佳偏差值的图案外形。
因此，根据本发明对光掩模的数据库图案的缺陷进行检测的工艺包括ORC，在ORC中，根据各个线CD中的每一个，以至少两个空间宽度为基础计算多个偏差值，并采用上述偏差值获得具有最佳偏差值的图案外形，从而使具有相同临界尺寸的图案具有偏差，以便根据线长避免产生诸如图案分裂或图案间具有桥接件的缺陷。
图3是说明根据本发明的实施例对经过OPC的光掩模的数据库图案的缺陷进行检测的工艺流程图。下面，将参照图3对检测经过OPC的数据库图案的缺陷的工艺予以说明。
首先，如图4B所示，制定ORC规则表，其中，通过半导体元件的设计规则设计多个图案，根据其各个线CD的每一个，对至少两个空间宽度进行划分(divided)(S132)。例如，在ORC规则表中，将线CD大于200nm的图案分成所具有的空间宽度不大于190nm和大于240nm的图案。
基于图案的线CD和每个图案的至少两个空间宽度获得多个偏差值，所述偏差值填写在ORC表中(S134)。
优选地，所述多个偏差值可以包括至少一个正(+)值和至少一个负(-)值。例如，在图案具有150～160nm的线宽，小于250nm的空间宽度的情况下，根据焦深(DOF)余量，偏差值为+10nm，+20nm，+30nm和+40nm。在偏差值为正(+)时，图案具有分裂的外形。另一方面，在偏差值为负(-)时，图案具有桥接外形。
采用仿真工具，根据偏差值修正图案的长度(延长或缩短)，从而形成多个经过偏差设置的图案(S136)。也就是说，在图案具有150～160nm的线宽的情况下，通过向相应的线宽上增加+10nm、+20nm、+30nm和+40nm的偏差值的方式形成多个经过偏差设置的图案。
此后，通过观测器检测所述的多个经过偏差设置的图案，并选择具有最佳偏差值的图案(S138)。
如上所述，采用最佳偏差值对图案进行修正，判决是否检测另一个图案的缺陷，当决定检测另一个图案的缺陷时，从步骤S134开始重复所述工艺(S139)。在步骤S139中，当决定不检测任何图案的缺陷时，工艺终止。作为选择，本发明可以提供一种采用根据曝光装置的DOF余量制定的ORC规则表检测图案缺陷的工艺流程。
图4A和图4B分别是说明在本发明的工艺中获得规则表和偏差值的方法的示意图。
如图4A所示，在本发明的工艺中，仅针对(a)分裂的或(b)桥接的并由此经过OPC的图案进行缺陷检测。作为选择，仅针对因DRC而违反设计规则的图案进行缺陷检测，或针对所有芯片的图案进行缺陷检测。
如图4B所示，ORC规则表包括线CD、至少两个空间宽度、相应的偏差值和图案的缺陷结果。例如，在图案具有的线宽度为150～160nm的情况下，将相应的图案之间的空间宽度分成s＜a和b＞s，图案的偏差值基于各个空间宽度为+α或-β，并且图案的缺陷结果为根据所述偏差值的桥接或分裂，其中，a、b、α和β为指定值。
图5是说明根据本发明对光掩模的数据库图案的缺陷进行检测的工艺的一个实例的示意图。
在检测光掩模的数据库图案的缺陷的工艺流程中，如图5所示，在半导体芯片10的图案20具有150～160nm的线宽的情况下，对应的图案20之间的空间宽度(S)小于250nm。因此，根据DOF余量，对应的图案20的偏差值为+10nm(DOF＝0.3μm)、+20nm(DOF＝0.2μm)、+30nm(DOF＝0.1μm)和+40nm(DOF＝0.0μm)。这里，最佳偏差值22为具有最佳DOF余量的+20nm(DOF＝0.2μm)。
图6是说明根据本发明对光掩模的数据库图案的缺陷进行检测的工艺的另一个实例的示意图。
在检测光掩模的数据库图案的缺陷的工艺流程中，如图6所示，在半导体芯片10的图案具有500～560nm的线宽的情况下，对应的图案之间的空间宽度(S)小于160nm。因此，根据DOF余量，对应的图案的偏差值为-10nm(DOF＝0.3μm)，-20nm(DOF＝0.2μm)，-30nm(DOF＝0.1μm)和-40nm(DOF＝0.0μm)。这里，最佳偏差值为具有最佳DOF余量的-20nm(DOF＝0.2μm)。
图7是说明形成于晶片上的，作为图5的工艺的对象的图案外形的示意图。
如图7所示，当在晶片上形成光掩模的数据库图案中具有相同线CD的图案时，根据图案的线长，所述图案可能被分裂。本发明的工艺过程根据图案的线CD改变图案之间的空间宽度，并采用从多个根据DOF余量而定的偏差值中选出的最佳偏差值延长或缩短相应的图案，通过这种方法获得偏差值，由此，在晶片上对光掩模的数据库图案进行构图时，防止产生图案的分裂。
因此，在将本发明的工艺应用到图7的缺陷图案上时，有可能将由图案的偏差值引起的图案的分裂降至最低。
图8是说明形成于晶片上的，作为图6的工艺的对象的图案外形的示意图。
如图8所示，当在晶片上形成光掩模的数据库图案中具有相同线CD的图案时，根据图案的线长，所述图案可能被桥接。本发明的工艺过程根据图案的线CD改变图案之间的空间宽度，并采用从多个根据DOF余量而定的偏差值中选出的最佳偏差值延长或缩短相应的图案，通过这种方法获得偏差值，由此，在晶片上对光掩模的数据库图案进行构图时，防止产生图案的桥接。
因此，在将本发明的工艺应用到图8的缺陷图案上时，有可能将由图案的偏差值引起的图案的桥接降至最低。
由上述描述显而易见，本发明提供了一种用于检测光掩模的数据库图案的缺陷的方法，根据光掩模图案的线临界尺寸，将不同的空间宽度加到所述的数据库图案上，以便预先检测根据照明系统、子膜和光刻胶厚度而定的构图缺陷，并采用不同的偏差值，修正由具有相同临界尺寸的图案线的不同长度造成的诸如图案的分裂或桥接的图案缺陷。
此外，本方法根据多个焦深(DOF)余量获得缺陷图案中的每一个的多个偏差值，并基于具有最佳DOF余量的偏差值修正图案缺陷，由此提高图案的分辨率。
尽管已经出于说明的目的展示了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员应当承认，在不背离附加的权利要求中定义的本发明的范围和精神的前提下，可能存在各种修改、添加和替换。

Claims (7)

1.一种用于检测光掩模的数据库图案的缺陷的方法，其包括：
根据半导体元件的设计规则设计光掩模的数据库图案；
对所设计的数据库图案进行光学邻近修正；以及
通过按照所设计的数据库图案的每个线临界尺寸获得基于至少两个空间宽度的多个偏差值，并检测具有最佳偏差值的图案的外形的方法，检测数据库图案的缺陷。
2.如权利要求1所述的方法，
其中，所述多个偏差值包括至少一个正值和至少一个负值。
3.如权利要求1所述的方法，
其中，针对所有的半导体元件芯片的图案进行所述的数据库图案的缺陷检测。
4.如权利要求1所述的方法，
其中，针对所设计的数据库图案之外的、经过光学邻近修正的图案，进行所述的数据库图案的缺陷检测。
5.如权利要求1所述的方法，其进一步包括在进行光学邻近修正之前，进行所设计的数据库图案的设计规则检查。
6.如权利要求5所述的方法，
其中，可以针对如设计规则检查的结果所示的破坏所述设计规则的图案进行所述的数据库图案的缺陷检测。
7.如权利要求1所述的方法，
其中，可以根据焦深余量获得多个偏差值，并检测所具有的偏差值带有最佳焦深余量的图案的外形，由此进行所述的数据库图案的缺陷检测。
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