TWI314671B - Method for detecting failure of database patterns of photo mask - Google Patents

Description

1314671 ' ( 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用於測試光罩圖案的方法，尤其是用 於偵測光罩之資料庫圖案失敗的方法。 【先前技術】 當整合在半導體晶片中之構件的最小線寬及其連接線都 縮小時，藉由使用紫外光之傳統微影製程技術，形成在晶

圓上之圖案很難避免光學近距效應（ΟΡΕ )。因爲最近所使 用之紫外光的I -光束波長爲0 . 3 6 5 μηι，而線寬的最小臨限 尺寸爲0 · 3 5 μπι，所以由於光的繞射和干涉所造成之圖案的 ΟΡΕ，會嚴重限制半導體晶片的製程發展。當線寬的最小臨 界尺寸面臨縮減時，圖案的ΟΡΕ會變得更嚴重。因此，不 可避免地要執行光學近距校正（0PC)，其可以校正產生微 影製程解析度限制的ΟΡΕ。 在微影製程中，光罩的圖案係經由光學透鏡複製在晶圓 上，此處，投射影像的光學系統係當作低通濾光器，所以 形成在晶圓上的影像形狀會失真。在使用具有矩形的光罩 處，具有高頻的部分，即邊緣部分，無法穿透光學透鏡， 於是會在晶圓上形成圖形的圖案。在光罩圖案具有很大的 尺寸（或周期）之情形下，因爲基本空間頻率很低，所以 相較之下，高階頻率可以穿透光學透鏡，於是形成在晶圓 上的圖案類似於光罩的圖案。但是，在光罩圖案具有很小 的尺寸之情形下，因爲空間頻率很高，所以穿透光學透鏡 的頻率降低，於是造成圖案失真變得很嚴重。 1314671 因此’直到現在’上述的問題才藉由微影製程設備的發 展而解決。但是’此種設備的發展會有限制，而且現在設 rf領域方面需要方法。在光罩的圖案OPC方面，考慮上述 的失真’預先使光罩的圖案變形，使最後形成在晶圓上的 圖案具有期望的形狀。一般而言’ OPC係採用規則基礎法， 其中係要製作幾種規則且反映在圖案的設計上。 第1圖爲用於測試光罩之資料庫圖案的傳統過程流程圖

如第1圖所示，在傳統過程中，先製作關於期望資料庫 圖案之線臨界尺寸（CD )或空間的規則檔，再執行規則檔 的設計規則檢查（DRC )，然後再作光學近矩校正（〇pc ) ’其中係要使資料庫圖案的形狀變形，使最後曝露在晶圓 上的圖案具有期望的形狀（s 1 0〜S 3 0 )。 在用於測試光罩之資料庫圖案的傳統過程中，在DRC時 測試圖案的線CD或空間，但是並沒有偵測由於在圖案製作 步驟的失敗所造成之圖案的失敗。在相同臨界尺寸的圖案 中，不可能可以區別測試具有長的線長度之圖案和具有短 的線長度之圖案。因此，在具有藉由OPC校正之長的線長 度之圖案被曝露在晶圓上之情形下，圖案會崩塌，或在相 鄰的圖案之間會形成橋接。 【發明內容】 因此，本發明係考慮上述之問題，而且本發明之目的係 要提供一種用於偵測光罩之資料庫圖案失敗的方法，其根 據光罩圖案的線臨界尺寸，將不同的空間寬度應用到圖案 .1314671 ’以偵測由於照明系統，次層膜，和光阻的厚度差異所造 成之圖案製作失敗，於是可以預先偵測由於具有相同臨界 尺寸之圖案線長度不同所產生的失敗，如圖案的崩塌或橋 接。

根據本發明，其上述的和其他的目的，可以藉由用於偵 測光罩之資料庫圖案失敗的方法之提供而完成，其中該方 法包含：根據半導體構件的設計規則，設計光罩之資料庫 圖案；執行已設計之資料庫圖案的光學近距校正（OPC ); 及藉由根據已設計之資料庫的各個線臨界尺寸（CD )，得 到以至少2個空間寬度爲基礎之許多偏向値，和藉由偵測 具有最佳偏向値之圖案形狀，偵測資料庫圖案的失敗。 許多偏向値最好可以包含至少一個正値和至少一個負値 再者，資料庫圖案失敗的偵測，最好可以對半導體構件 的所有晶片之圖案執行，對於圖案，其係經由.OPC執行， 而非已設計之資料庫圖案。 此外，該方法最好還包含在執行OPC之前，先執行已設 計之資料庫圖案的設計規則檢查（DRC )。 因爲DRC結果造成違反設計規則之資料庫圖案失敗的偵 測，最好係對圖案執行。 再者，資料庫圖案失敗的偵測最好可以藉由根據聚焦深 度（DOF )邊限所得到之許多偏向値，和藉由偵測具有最佳 DOF邊限之遍向値的圖案形狀執行。 【實施方式】 1314671 現在’將參考附圖詳細說明本發明的優選實施例。 第2圖爲根據本發明，用於偵測光罩之資料庫圖案失敗 的過程流程圖。 如第2圖所示，資料庫圖案係以半導體構件（s 1 〇 〇 )的 設計規則爲基礎設計在光罩上。 製作關於已設計之資料庫圖案的線臨界尺寸（CD )或空 間的規則檔，然後執行規則檔的設計規則檢查（DRC ) ( S 1 1 0 )°

執行光學近距校正（OPC )，使已設計之圖案的形狀變形 ，使得最後曝露在晶圓上的圖案具有期望的形狀（s 1 20 ) 執行光學規則檢查（ORC )，根據各線CD，以至少2個空 間寬度爲基礎，計算許多偏向値，然後使用上述的偏向値 ，得到具有最佳偏向値之圖案的形狀（S 1 3 0 )。 因此，根據本發明，用於偵測光罩之資料庫圖案失敗的 過程包含ORC，其中根據各線CD，以至少2個空間寬度爲 基礎，計算許多偏向値，然後使用上述的偏向値，得到具 有最佳偏向値之圖案的形狀，於是可以根據線長度防止具 有相同臨界尺寸的圖案偏向，而發生失敗，如圖案的崩塌 或在圖案之間的橋接。 第3圖爲根據本發明實施例，用於經由OPC執行偵測光 罩之資料庫圖案失敗的過程流程圖。下面，參考第3圖， 將說明用於經由OPC偵測資料庫圖案失敗的過程。 首先，如第4B圖所示，製作ORC規則表，其中根據藉由 • 1314671 半導體構件設計規則設計之許多圖案的各線CD，至少分割 2個空間寬度（S 1 3 2 )。例如’在ORC規則表中，將具有線 CD大於200nm的圖案分割成具有不大於I90nm之空間寬度 的圖案，和具有大於240nm之空間寬度的圖案。 以圖案的線CD和各圖案的至少2個空間寬度爲基礎，得 到許多偏向値，其敘述在ORC表中（S 1 3 4 )。 許多偏向値，最好包含至少一個正（+)値和至少一個負

(-)値。例如，在具有1 5 0〜1 6 0 n m線寬和小於2 5 0 n m空 間寬度之圖案的案例中，根據聚焦深度（DOF )邊限，偏向 値爲+10nm，+20nm，+30nm和+ 40nm。在偏向値爲正（+)値 的情形下，圖案具有崩塌的形狀。另一方面，在偏向値爲 負（-)値的情形下，圖案具有橋接的形狀。 藉由根據使用模擬工具之偏向値校正（變長或縮短）圖 案長度，形成許多偏向圖案（S136)。換言之，在具有150 〜160nm線寬之圖案的案例中，藉由將+10nm，+20nm，+30nm 和+40nm的偏向値加入對應的線寬中，形成許多偏向圖案。 之後，藉由檢像機測試許多偏向圖案，因此可以選取具 有最佳偏向値之圖案（S138)。 使用如上所述之最佳偏向値校正圖案，其可以決定其他 圖案的失敗是否被偵測到，而且，當其決定其他圖案失敗 被偵測到時，重複自步驟S 1 3 4以後之過程（S 1 3 9 )。在步 驟S 1 3 9，在其決定任何圖案的失敗都沒有被偵測到之情形 下，結束該過程。或者，本發明也可提供一種使用根據曝 光裝置的D0F邊限所製作之0RC規則表，偵測圖案失敗之 1314671 過程。 第4A圖和第4B圖分別爲根據本發明之過程得到規則表 和偏向値之方法。 如第4A圖所示，在本發明之過程中，失敗的偵測只是對 (a )崩塌的或（b )橋接的圖案執行，因此要經由OPC進 行。或者，失敗的偵測只是對於因爲DRC結果造成違反設 計規則的圖案執行，或對於所有晶片的圖案都執行。

如第4B圖所示，ORC規則表包含線CD，至少2個的空間 寬度，對應偏向値，及圖案的失敗結果。例如，在具有1 5 0 〜1 60nm線寬之圖案的案例中，對應圖案之間的空間寬度被 分割成s<a和b>s，以各空間寬度爲基礎，圖案的偏向値爲 + a或-/5，而且根據偏向値，圖案的失敗結果爲橋接的和 崩塌的，其中a，b，α和点爲特定値。 第5圖爲根據本發明，用於偵測光罩之資料庫圖案失敗 的過程範例。 在用於偵測光罩之資料庫圖案失敗的過程中，如第5圖 所示，在具有150〜160 nm線寬之半導體晶片10的圖案20 之案例中，對應圖案20之間的空間寬度（S )小於2 5 0nm 。因此，根據DOF邊限，對應圖案20的偏向値爲+ l〇nm ( DOF = 0 . 3 μηι ) ’ +20nm ( DOF = 0 . 2 μιτι ) ，+ 3 Onm ( DOF = 0 · 1 μπι ) ，和+ 40nm(DOF = 0.〇Km)。此處，最佳偏向値22爲具有最 佳 D0F 邊限之+20nm ( DOF = 0 · 2μηι )。 第6圖爲根據本發明，用偵測光罩之資料庫圖案失敗的 另一過程範例。 -10- .1314671 在用於偵測光罩之資料庫圖案失敗的過程中，如第6圖 所示，在具有500〜560nm線寬之半導體晶片10的圖案之 案例中，對應圖案之間的空間寬度（S )小於1 6 0 n m。因此 ，根據D0F邊限，對應圖案的偏向値爲-10nm ( DOF = 0 . 3μπι )，-20nra ( DOF = 0 . 2 μπι ) ，- 30nm ( DOF = 0 . 1 μηι)，和- 40nm (D0F = 0.0pm)。此處，最佳偏向値爲具有最佳DOF邊限之 -20nm ( DOF = 0 . 2 μπι )。

第7圖爲施以第5圖的過程，形成在晶圓上之圖案的形 狀。如第7圖所示，在光罩的資料庫圖案當中，當具有相 同線CD的圖案形成在晶圓上時，根據圖案的線長度，圖案 可能會崩塌。藉由根據圖案的線CD改變圖案之間的空間寬 度，和使用根據D0F邊限，自許多偏向値組選擇的最佳偏 向値，變長或縮短對應圖案，本發明的過程可以得到偏向 値，於是可以防止當光罩的資料庫圖案被製作在晶圓上時 所產生的圖案崩塌。 因此，當將本發明的過程應用到第7圖之失敗的圖案時 ，由於圖案的偏向値，所以可能可以最小化圖案的崩塌。 第8圖爲施以第6圖的過程，形成在晶圓上之圖案的形 狀。 如第8圖所示，在光罩的資料庫圖案當中，當具有相同 線CD的圖案形成在晶圓上時，根據圖案的線長度，圖案可 能會橋接。藉由根據圖案的線CD改變圖案之間的空間寬度 ，和使用根據D0F邊限，自許多偏向値組選擇的最佳偏向 値，變長或縮短對應圖案，本發明的過程可以得到偏向値 -11- .1314671 ，於是可以防止當光罩的資料庫圖案被製作在晶圓上時所 產生的圖案橋接。 因此，當將本發明的過程應用到第8圖之失敗的圖案時 ，由於圖案的偏向値，所以可能可以最小化圖案的橋接。

由上面之說明可以瞭解，本發明提供一種用於偵測光罩 之資料庫圖案失敗的方法，其根據光罩圖案的線臨界尺寸 ，將不同的空間寬度應用到圖案，以預先偵測由於照明系 統，次層膜，和光阻的厚度改變所造成之圖案製作失敗， 然後使用不同的偏向値，校正由於具有相同臨界尺寸之圖 案線長度不同所產生的圖案失敗，如圖案的崩塌或橋接。 再者，該方法還可以得到各自根據許多聚焦深度（DOF ) 邊限之失敗圖案的許多偏向値，並且以最佳DOF邊限的偏 向値爲基礎，校正圖案的失敗，於是可以改善圖案的解析 度。 雖然基於說明已揭露本發明之優選實施例，但是那些熟 悉本項技術之人士都將清楚各種不同的修正例，增修例和 替換例’可能都不脫離本發明所附之申請專利範圍揭露之 精神和範圍。 【圖式簡單說明】 根據下面參考相關附圖之詳細說明，本發明上述的和其 他的目的，特徵與其他優點將會更清楚，其中： 第1圖爲用於偵測光罩之資料庫圖案失敗的傳統過程流 程圖； 第2圖爲根據本發明，用於偵測光罩之資料庫圖案失敗 -12- 1314671

— I ' 的過程流程圖； 第3圖爲根據本發明實施例，用於經由0PC執行偵測光 罩之資料庫圖案失敗的過程流程圖； 第4A圖和第4B圖分別爲根據本發明之過程得到規則表 和偏向値之方法； 第5圖爲根據本發明，用於偵測光罩之資料庫圖案失敗 的過程範例； 第6圖爲根據本發明，用於偵測光罩之資料庫圖案失敗 %的另一過程範例； 第7圖爲施以第5圖的過程，形成在晶圓上之圖案的形 . 狀；及 - 第8圖爲施以第6圖的過程，形成在晶圓上之圖案的形 ' 狀。 主要部分之代表符號說明

半導體晶片 圖案 S10 , S20 , S30 S100.S1 10,S120,S130 最佳偏向値 過程 過程 ,S134，S136，S138,S139 過程 空間寬度 -13-

Claims (1)

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用於偵測光罩之資料庫圖案失敗的方法」 (2009年6月修正） 十、申請專利範圍： 1. 一種用於偵測光罩圖案失敗的方法，該方法包含： 根據半導體構件的設計規則，設計該光罩之圖案，該 經設計之圖案具有一已知線臨界尺寸且與第一及第二空 間寬度相關聯；

取得與該第一空間寬度相關聯之第一偏向及與該第 二空間寬度相關聯之第二偏向，其中該第一偏向正値且該 第-*偏向爲負値，以及 決定該經設計之圖案是否相對於該線臨界尺寸基於 與該第一及第二空間寬度相關聯之該第一及第二偏向値 而將經歷失敗， 其中該經設計之圖案係用以於一基板上方產生一圖案。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中更包含：

第 94108605 號 專利案 取得至少一與該第一空間寬度相關聯之第三偏向， 以及接著決定是否該經設計之圖案基於與該第一空間寬 度相關聯之該第三偏向將經歷失敗。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中更包含： 在執行該決定步驟前，執行該經設計之圖案的光學 近距校正（OPC)。 4 ·如申請專利範圍第1項之方法，還包含：執行該經設計之 圖案的光學近距校正（OPC);以及在執行該OPC之前，先 .1314671 ' 執行經設計之圖案的設計規則檢查（DRC )。 5. 如申請專利範圍第4項之方法， 其中該決定步驟僅在若該經設計之圖案偵測爲違反 作爲DRC結果之設計規則時才執行。 6. 如申請專利範圍第1項之方法， 其中複數偏向値係根據聚焦深度（DOF)邊限而規定 該第一空間寬度，以及複數偏向値係根據該聚焦深度邊限 規定該第二空間寬度，以及 φ 其中該第一及第二空間寬度之理想偏向値係藉由重 覆該取得步驟及決定步驟而獲得。