[發明專利]光學近似修正的方法及其光掩膜圖案

有效

• 申請號: 200610028773.6
• 申請日: 2006-07-10
• 公開（公告）號: CN101105633A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發明（設計）人: 王謹恒;楊堅
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G03F1/14;H01L21/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種光刻工藝中光學近似修正方法及其光掩膜圖案。

背景技術

隨著半導體技術向小線寬高集成度的發展，對光刻工藝也提出了更高的要求。光學曝光波長也從365nm發展到248nm，193nm甚至更小，基于高折射率介質的浸潤式曝光技術也已經被研發出來。由于器件尺寸縮小，光刻掩膜板上的圖形尺寸越來越小，圖形的間距也越來越接近，光學的干涉和衍射效應使得轉移到晶片的圖形的分辨率得不到理想的效果。傳統的二元掩膜板(binary?Mask)已經不能滿足于深亞微米光刻的需要。

掩膜板上的圖形在被轉移到晶片上時，相鄰圖形相互影響，會產生線寬變細，接觸孔變小，線端縮短(Line?short)及方角圓化(Corner?rounding)等現象，稱為光學近距效應(Optical?proximity?effect)。目前已經發展了相移掩膜(PSM)、光學近似修正(Optical?proximity?correct)等技術以克服上述問題。相移掩膜板通過改變掩膜板上圖形及透光區相位，壓縮圖形經過光學透鏡后的旁瓣(sidelobe)，以提高分辨率。光學近似修正是指對掩膜板上的圖形預先的修正，例如，對線的兩端加長，對方角邊緣加上輔助圖形，以此來彌補經過透鏡(Lens)的圖形的缺陷。另外，曝光系統也采用離軸照明(OAI)比如圓環式(Annular)及四極子(Quadrupole)方式以增加光刻分辨率及聚焦深度(Depth?of?focus，DOF)和對比度(Contrast)。

由于一般情況下，掩模板上的圖形較為密集時，其透過的光彼此間的相長干涉效應，使得掩模板上密集的圖形比同樣線寬孤立的圖形的分辨率及聚焦深度都大。藉由光學干涉原理，光學近似修正方法中有在掩膜板上的圖案添加輔助散射條的方法來增加圖形的分辨率及聚焦深度。然而當圖形密集程度在一定范圍時，該密集圖形的分辨率、聚焦深度及能量域度(Energy?latitude)等指標比掩模板上相同線寬的孤立圖形的要小，并且通過照明及光學系統參數例如NA/Sigma優化也沒有多少改變。該范圍圖形間距成為禁止間距(forbiddenpitch)。專利號為US6519760?B2的美國專利通過傅立葉光學原理推導了禁止間距的形成的原因，即當通過掩膜板和透鏡到晶片上的光呈相消干涉時，圖形分辨率及聚焦深度下降。正是由于相鄰圖形對彼此影響使其比該相鄰圖形各自單一存在時分辨率及聚焦深度下降。可見，禁止間距跟掩模板上圖形的間距有直接的關系，由于禁止間距的存在，設計掩膜板圖形及圖形間添加輔助散射條都要避開其禁止間距。

現有技術中對于禁止間距的圖形的光刻工藝，可以通過將圖形分解到若干掩膜板上，每個掩模板上的圖形的間距都避開其禁止間距。專利號為US7037626?B2的美國專利公開了該種光刻工藝。其原理是，將掩膜板上禁止間距范圍的圖形進行分解并制作到若干各掩膜板上，每個掩膜板上的圖形間距都避開禁止間距的范圍，該若干各掩膜板組合起來正好形成所述禁止間距范圍的圖案。曝光時，首先在晶片上沉積若干層薄膜，依次將所述分解的掩膜板上的圖形轉移到晶片上。這種方法首先要制作多個掩膜板并需要多步光刻工藝來完成。成本較高，工藝周期較長，而且，由于多層掩膜工藝需要上下層疊對準確，對工藝及其維護提出了較高的要求，也具有潛在風險。

在禁止間距圖形間插入輔助散射條，從而改變圖形的間距，使所述圖形間距避開該禁止間距范圍也是現有技術中常用的一種方法。如圖1A所示，周期性線條圖形100用來形成柵極圖形，線寬約為80nm，線條間距110約為360nm，該圖形在用193nm紫外光離軸照明情況下落入禁止間距范圍。無法在晶片上得到理想的分辨率圖形及較高的工藝冗余度。如圖1B所示，根據設計規則(Design?rule)及OPC插入輔助散射條規則，在線條100之間插入輔助散射條120，所述輔助散射條120寬度約為40nm。圖1C是插入輔助散射條后轉移到光致抗蝕劑上的圖形的掃描電子顯微鏡(CDSEM)照片。如圖1C所示，線條100a是光刻掩膜板上線條100在晶片上形成的光致抗蝕劑圖形。插入輔助散射條后的掩膜板曝光后分辨率及聚焦深度都達到了預期的要求。但是，依據設計規則(design?rule)及OPC修正規則在所述禁止間距圖形間加入的輔助散射條，曝光形成的圖形的聚焦深度及能量欲度增加的同時輔助散射條120的圖形也被轉移到晶片上，形成光致抗蝕劑殘留130。該殘留130會在刻蝕時被轉移到晶片襯底上而降低器件的良率。

發明內容