專利名稱：降低光學(xué)鄰近效應(yīng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)矯正方法，特別是涉及一種能夠改善因光學(xué)鄰近效應(yīng)(optical proximity effect，OPE)而造成線路圖案失真問題的一種光學(xué)校正方法。
半導(dǎo)體集成電路的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，近年有大幅度的進(jìn)展，組件的尺寸隨著產(chǎn)品芯片密度不斷提高而持續(xù)縮小，為了滿足縮小化的需求，光蝕刻技術(shù)已采用i-line甚或深紫外光(deep UV，DUV)范圍的光學(xué)系統(tǒng)；而當(dāng)電路組件的設(shè)計(jì)線寬(design rule)趨近于曝光機(jī)臺所使用光源的波長時(shí)，光學(xué)鄰近效應(yīng)便逐漸顯現(xiàn)，不僅造成轉(zhuǎn)移到晶片上的線路圖案失真，更因此而消耗掉大部分的臨界尺寸容許度(criticaldimension tolerance)，使得工藝?yán)щy度增加。
所謂的光學(xué)鄰近效應(yīng)，是指在光蝕刻工藝時(shí)因光源經(jīng)照射光罩圖案后，反射、折射、或繞射等效應(yīng)而使光阻中曝光劑量分配不均，造成顯影后線路圖案的失真。請參看

圖1，顯示一光罩圖案與經(jīng)一般曝光蝕刻程序后所轉(zhuǎn)移至光阻上所顯現(xiàn)的圖形；如圖所示，由于散射光的影響，使得線路圖案10末端亦受到曝光，因此顯影后的光阻圖案12無法與光罩上的線路圖案10吻合，而影響電路組件間的性質(zhì)。
一般而言，對于鄰近效應(yīng)所采取的補(bǔ)救措施至少有一部份可藉由將特征圖案(feature)朝預(yù)期失真的反方向修正而得到補(bǔ)償(mask bias)。此即，一個(gè)有可能變得太窄的線路，可事先設(shè)計(jì)成比其實(shí)際更大的寬度等等。如圖2所示，將上述光罩圖案20末端加上一錘頭線(hammerhead)24，由于光罩圖案20的面積增加，因此能夠補(bǔ)償散射光造成的耗損，從而避免圖案轉(zhuǎn)移失真，故可形成預(yù)期中欲形成的光阻圖案22。一個(gè)適用于光蝕刻工藝的光罩圖案的資料，儲存成一個(gè)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)文件，而針對鄰近效應(yīng)所作的修正資料亦能儲存在那里，直接于光罩制作，圖案讀寫時(shí)做適當(dāng)?shù)男拚?br> 此外，藉由調(diào)整光圈孔徑(numerical aperture)、光源疏密性(coherence)、曝光量等光學(xué)上的參數(shù)，或是變換光阻的對比值，皆利于光阻經(jīng)曝光后其圖形能達(dá)到臨界尺寸(critical dimension，CD)的理想范圍，以減低光學(xué)鄰近效應(yīng)的影響。
然而，隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的日益發(fā)展，組件的線寬(line width)亦隨著積集度的上升而愈趨縮小，這對前述的光學(xué)鄰近效應(yīng)補(bǔ)償方法不但為一大局限，因反方向的光罩圖案修正系有一定限度，并非所有線寬下的圖形皆可進(jìn)行光罩的反向補(bǔ)償；因此，組件的積集度很有可能因光罩的圖案轉(zhuǎn)移成效不顯著而停滯不前，導(dǎo)致半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展到達(dá)一個(gè)極限。
此外，由于單一硅芯片上的線路分配致密程度不同，因此在線路致密與疏離區(qū)域的臨界尺寸(CD)難以利用光學(xué)上的相同參數(shù)調(diào)整而達(dá)到一理想值。
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種光學(xué)校正的方法，其不需利用反方向的光罩圖案補(bǔ)償，即可改善光學(xué)鄰近效應(yīng)(OPE)，因而允許線寬縮小，不會影響到產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；且各區(qū)域的臨界尺寸可依其需要做光學(xué)上的調(diào)整(如光圈孔徑、曝光時(shí)間、曝光量…等等)，有利于光蝕刻技術(shù)的進(jìn)行。
為了完成本發(fā)明之目的，本發(fā)明提供一種光學(xué)校正的方法，其先由組件設(shè)計(jì)部門依設(shè)計(jì)規(guī)則(design rule)訂出規(guī)格后，依組件排列的致密程度設(shè)計(jì)光罩上的圖案，再將該些圖案分別制造于多片光罩上，且其中位于同一光罩上的圖形致密程度是相類似，的后，依序?qū)υ摰裙庹诌M(jìn)行曝光，以將所需的線路圖案轉(zhuǎn)移至光阻上。
為了達(dá)到本發(fā)明，是提供另一種光學(xué)校正的方法，其先由組件設(shè)計(jì)部門依設(shè)計(jì)規(guī)則(design rule)訂出規(guī)格后，依組件排列的致密程度設(shè)計(jì)光罩上的圖案，再將該原始光罩(其后以母光罩簡稱的)分割成多個(gè)個(gè)子光罩，其中，位于同一子光罩上的圖形致密程度是相類似；之后，依序透過該等子光罩進(jìn)行曝光的步驟，而使該母光罩圖案能轉(zhuǎn)移至該光阻上。
在此需注意的是，上述的對各(子)光罩進(jìn)行曝光的方法，是同時(shí)配合在各種致密程度下的組件所能允許的光學(xué)條件下分別進(jìn)行，因此所形成組件線寬并不會受到限制，且其臨界尺寸恰當(dāng)。
為讓本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下附圖的簡單說明圖1顯示光學(xué)鄰近效應(yīng)所造成光阻圖形失真的狀況；圖2顯示公知的光罩反向圖案補(bǔ)償及其所呈現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)圖案轉(zhuǎn)移情形；圖3A、3B分別顯示本發(fā)明實(shí)施例所提供具有疏密有致的線路圖案母光罩及其切割成子光罩的情形；圖4A、4B分別顯示沿圖3B中的A-A、B-B、及C-C切面的在正、負(fù)光阻上所產(chǎn)生的圖案轉(zhuǎn)移情形；圖5A、5B分別顯示子光罩301、302、303在正、負(fù)光阻上成像所需投射的光能強(qiáng)度比較；圖6A顯示在不同光圈孔徑下，透過子光罩301、302、303曝光后量得CD變化值的分布；圖6B顯示在不同光疏密(coherence)程度下，透過子光罩301、302、303曝光后量得CD變化值的分布；以及圖6C示在不同光能量強(qiáng)度下，透過光罩301、302、303曝光后量得CD變化值的分布。
圖號說明10~線路圖案 12~光阻圖案20~光罩圖案 22~光阻圖案24~錘頭線 30~母光罩301、302、303~子光罩32~線路圖案321、322、323~子線路圖形實(shí)施例請參看圖3A、3B，以更具體地了解本發(fā)明的校正方法；首先，先由組件設(shè)計(jì)部門依設(shè)計(jì)規(guī)則(design rule)訂出規(guī)格后，依組件排列的致密程度設(shè)計(jì)光罩上的圖案，的后，可選擇是否要提供母光罩；例如，先提供一母光罩30，如圖3A所示，并且，于該母光罩30上形成多個(gè)線路圖案32。緊接著，依該等線路圖案的疏密程度將該母光罩30分割成多個(gè)片子光罩，且圖案密度程度類似者系位于同一片子光罩上。例如，請參照圖3B，將該母光罩30依其線路圖案的疏密程度分割為三片子光罩301、302、303，且位于各片子光罩301、302、303上的子線路圖形321、322、323的疏密程度分別為密(dense)、中等、疏。在此請注意，若起始并沒有提供母光罩的步驟，亦可于組件設(shè)計(jì)部門依組件排列的致密程度設(shè)計(jì)好線路圖案后，將該設(shè)計(jì)完成的線路圖案直接分別制造于該等子光罩301、302、303上，其狀況是如圖3B所示。而本實(shí)施例則以有提供母光罩的步驟為例，然此說明并不會限定申請專利的保護(hù)范圍。此外，為了方便說明起見，本實(shí)施例所述的子光罩?jǐn)?shù)目是以3片為例，且其大小相同，然實(shí)際上所需的子光罩的數(shù)目及大小將隨線路疏密的需要或應(yīng)用而做諸般調(diào)整。
接下來，依序?qū)υ撟庸庹?01、302、303進(jìn)行曝光的步驟，其包括對三種圖案的致密程度，分別調(diào)整機(jī)臺的光圈孔徑、光能強(qiáng)度等參數(shù)，以獲得各光罩圖案的最理想的臨界尺寸(CD)值；請參考圖4A、4B，其為透過圖3B的子光罩圖形321、322、323的圖案轉(zhuǎn)移；如第4A圖，其分別為沿A-A、B-B、及C-C切面的在正光阻(未標(biāo)號)上所顯示的圖案，而第4B圖亦為沿A-A、B-B、及C-C切面而在負(fù)光阻上所顯示的圖案。
承接上述的各項(xiàng)參數(shù)的調(diào)整，請參看圖5A、5B，所示是分別為子光罩301、302、303在正、負(fù)光阻上成像所需接受的光能強(qiáng)度比較。此即，在對各光罩曝光的時(shí)可分別調(diào)整其能量條件；舉例而言，若欲以光罩301的圖案成像于一正光阻上，則對光罩301曝光時(shí)，可選擇采用第5A圖的光罩301的能量分布曲線特定能量，以取得理想的曝光結(jié)果。
請參看圖6A，所示是為在不同光圈孔徑下，透過子光罩301、302、303曝光后量得的CD變化值的分布；在此系以正光阻為例，在透過光罩301進(jìn)行曝光動作時(shí)，可選擇調(diào)整為對應(yīng)于最接近理想CD值；其光圈孔徑大小A301；而透過光罩302進(jìn)行曝光動作時(shí)，則可選擇調(diào)整其光圈孔徑為A302；光罩303的光圈孔徑則選擇調(diào)整為A303。
請參看圖6B，所示是為在不同光疏密程度下，透過子光罩301、302、303曝光后量得CD變化值的分布；在此系以正光阻為例，在透過光罩301進(jìn)行曝光動作時(shí)，可選擇調(diào)整為對應(yīng)于最接近理想CD值的光疏密大小S301；而透過光罩302進(jìn)行曝光動作時(shí)，則可選擇調(diào)整其光疏密大小為S302；透過光罩303曝光時(shí)的光疏密大小則選擇調(diào)整為S303。
請參看圖6C，所示是為在不同光能量強(qiáng)度下，透過光罩301、302、303曝光后量得的CD變化值的分布；在此系以正光阻為例，在透過光罩301進(jìn)行曝光動作時(shí)，可選擇調(diào)整為對應(yīng)于最接近理想CD值的光能量強(qiáng)度E301；而透過光罩302進(jìn)行曝光動作時(shí)，則可選擇調(diào)整其光能量強(qiáng)度為E302；透過光罩303曝光時(shí)的光能量強(qiáng)度則選擇調(diào)整為E303。
依據(jù)本發(fā)明的光學(xué)校正方法，其利用將一母光罩依其疏密程度的不同而切割成多個(gè)個(gè)子光罩(或直接將不同疏密程度的線路圖案制作于多個(gè)個(gè)子光罩上)，再針對每一種疏密程度下子光罩所能達(dá)到的理想臨界尺寸，而給予一特定的條件(如光圈孔徑、曝光能量等)，再依序透過該等子光罩對光阻進(jìn)行曝光的動作，因而達(dá)到將一光罩圖案忠實(shí)地轉(zhuǎn)移至光阻層上的目的，其不但改善了鄰近效應(yīng)所造成的問題，且此種改善的方法并不會受限于日益減低的組件圖案線寬，發(fā)展極具潛力。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟知本領(lǐng)域技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求書并結(jié)合說明書與附圖所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種降低光學(xué)鄰近效應(yīng)方法，適用于已區(qū)分出線路圖案的疏密程度的組件設(shè)計(jì)，包括下列步驟提供多個(gè)光罩；以及將該線路圖案形成于該等光罩上，且圖案疏密程度類似者是位于同一片光罩上。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，還包括提供一光源。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，還包括提供一光阻，以使該等光罩的圖案能因后續(xù)的曝光動作而依序轉(zhuǎn)移至該光阻上。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，是利用該光源透過該子光罩依序?qū)υ摴庾柽M(jìn)行曝光。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，該光阻在曝光時(shí)的光照射量可依各子光罩所能提供的線寬而設(shè)定不同的值。
6.一種降低光學(xué)鄰近效應(yīng)方法，包括下列步驟提供一原始線路圖案；依線路的疏密程度將該原始線路圖案分為多個(gè)子線路圖案；依該子線路圖案形成多片子光罩，且圖案密度程度類似者是位于同一片子光罩上；提供一光源；以及提供一光阻，以使該子光罩的圖案能因后續(xù)的曝光動作而依序轉(zhuǎn)移至該光阻上。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，該光阻在曝光時(shí)的光照射量可依各子光罩所能提供的線寬而設(shè)定不同的值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種校正光學(xué)鄰近效應(yīng)方法,它利用將一母光罩依其疏密程度的不同而切割成多個(gè)子光罩,再針對每一種疏密程度下子光罩所能達(dá)到的理想臨界尺寸,而給予如光圈孔徑、曝光能量等條件,再依序透過等子光罩對光阻進(jìn)行曝光動作,達(dá)到將一光罩圖案忠實(shí)地轉(zhuǎn)移至光阻層上的目的,不但改善了鄰近效應(yīng)所造成的問題,且并不會受限縮小組件圖案的線寬,極具發(fā)展?jié)摿Α?br> 文檔編號G03F1/36GK1378102SQ0111041
公開日2002年11月6日 申請日期2001年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月3日
發(fā)明者蔡高財(cái), 王立銘 申請人:華邦電子股份有限公司