專利名稱：用于半導(dǎo)體掩模孔洞的邊緣補(bǔ)值的樣型補(bǔ)值法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作方法，特別是涉及半導(dǎo)體掩模的至少一孔洞邊緣補(bǔ)值的樣型(template)補(bǔ)值法。
現(xiàn)有技術(shù)一般在曝光期間，一掩模放置在上方，并且一選擇性接觸層放置在掩模下方。在制作只讀存儲(chǔ)器時(shí)(ROM)，選擇性接觸層例如為一種可編程序?qū)印Ｒ痪瑒t放置在接觸層下方。
在黃光制作方法(例如，微影制作方法)中，掩模的圖案首先必須形成于接觸層上并且使用摻雜制作方法(doping process)以對(duì)溝道摻入雜質(zhì)。一般而言，圖案分散在一包含有大量單元的區(qū)域中。在掩模中，與溝道相對(duì)應(yīng)的位置為開(kāi)啟的。掩模上的圖案經(jīng)由微影制作方法而投射到接觸層。由于掩模具有若干孔洞于其上，當(dāng)在整個(gè)區(qū)域上執(zhí)行微影制作方法時(shí)，便不可能對(duì)每一孔洞執(zhí)行微影制作方法。因此，光照射到若干孔洞上，從而在所述欲被顯影的孔洞產(chǎn)生衍射。亦即是，掩模上的圖案無(wú)法完全地被投射到接觸層上，而且圖案被變形了。
在微影制作方法中，曝光能量(例如紫外光)穿過(guò)一掩模(或是光罩)并且到達(dá)一標(biāo)的物例如硅晶片上。光罩可典型地包含在一預(yù)定圖案中形成的不透明及透明的區(qū)域。曝光能量將光罩圖案暴露至所述標(biāo)的物上所形成的光阻層。然后光阻被顯影以移除一正光阻的曝光光阻部分或是一負(fù)光阻的未曝光光阻部分。如此便形成一光阻掩模。掩模典型地包括有一透明平板，例如具有不透明(鉻)元件于平板上以用于定義圖案的熔硅(fused silica)。發(fā)光源依據(jù)傳統(tǒng)方法而照射掩模。傳送經(jīng)過(guò)掩模及曝光工具投射光學(xué)設(shè)備的光線在光阻上形成一掩模特征的衍射極限潛在圖像。光阻掩模能夠被使用于隨后的制造程序中。在半導(dǎo)體制造中，此種光阻掩模能夠使用于沉積、蝕刻、或離子植入制作方法，以形成具有非常小特征尺寸的集成電路。
隨著半導(dǎo)體制造發(fā)展至超大規(guī)模集成電路(ULSI)，半導(dǎo)體晶片上的元件縮小至次微米尺寸并且電路密度增加到每一晶粒有數(shù)百萬(wàn)個(gè)晶體管。為完成此種高元件封裝密度，因而需要愈來(lái)愈小的特征尺寸。此種情形可能包括各種不同特征的內(nèi)聯(lián)機(jī)的線寬和間距及表面幾何形狀諸如轉(zhuǎn)角及邊緣。
隨著標(biāo)稱最小特征尺寸不斷減小，這些特征尺寸的變化控制變得更加嚴(yán)格。舉例而言，圖案特征的給定關(guān)鍵尺寸(critical dimensions)對(duì)曝光工具的感敏度和掩模制造的瑕疵與光阻和薄膜制作方法的變化性變得更重要。為了依照限制能力而持續(xù)的發(fā)展可制造制作方法以降低曝光工具與掩模制造參數(shù)的變化性，現(xiàn)在希望圖案特征的關(guān)鍵尺寸的敏感度減少到如上所述的參數(shù)。
隨著特征尺寸減小，半導(dǎo)體元件典型地可更廉價(jià)地制造并且具有更高的性能。為了制作更小的特征尺寸，現(xiàn)在需要有一具有適當(dāng)分辨率及至少與光阻層厚度一樣深的焦距的曝光工具。對(duì)于使用傳統(tǒng)式或是傾斜式照明的曝光工具，通過(guò)降低曝光光線的波長(zhǎng)或是通過(guò)增加曝光工具的數(shù)值孔徑便能夠達(dá)到更佳的分辨率，但是經(jīng)由增加所述數(shù)值孔徑而獲得的較小分辨率典型地需要減小焦距以最小地解決特征。此限制在對(duì)一給定光線波長(zhǎng)降低圖案分辨率時(shí)產(chǎn)生一困難問(wèn)題。
一種具有大量生產(chǎn)及完美分辨率特征的減少投射曝光方法已經(jīng)廣為使用于形成圖案特征。根據(jù)此方法，分辨率與曝光波長(zhǎng)成比例變化并且與投射光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑(NA)成反比變化。NA為一透鏡，能收集來(lái)自掩模且投射至晶片的衍射光能力的測(cè)量。在微影技術(shù)中使用降低曝光法的解析極限R(resolution limit)(nm)以下面方程式所表示R＝K1λ/(UA)其中λ為曝光光線的一波長(zhǎng)(nm)，NA為透鏡的數(shù)值孔徑，且K1為一常數(shù)，其取決于光阻的類型。
到目前為止，增加解析極限已經(jīng)通過(guò)增加數(shù)值孔徑(即高NA)而實(shí)現(xiàn)。然而，此方法接近其極限，這是由于焦距的降低、透鏡設(shè)計(jì)的困難，以及透鏡制造技術(shù)本身的復(fù)雜度。因此，近年來(lái)已致力于發(fā)展一種縮短曝光波長(zhǎng)以形成更細(xì)小圖案的方法，以支持大規(guī)模集成電路中的積集度增加。舉例而言，1-Gbit的DRAM需要0.2μm的圖案，而4-Gbit的DRAM需要0.1μm的圖案。為實(shí)現(xiàn)所述些圖案，就需要使用具有更短波長(zhǎng)的曝光光線。
然而，由于增加的半導(dǎo)體元件復(fù)雜度所造成的圖案復(fù)雜度的增加，及掩模上所增加的圖案封裝密度，任何兩不透明區(qū)域之間的距離減小。通過(guò)減小不透明區(qū)域之間的距離，小孔徑被形成其中使穿過(guò)所述孔徑的光線衍射。衍射的光線易造成光線通過(guò)時(shí)被分散或彎曲，致使沒(méi)能解析兩不透明區(qū)域之間的間距，因此對(duì)于光學(xué)微影造成衍射的嚴(yán)重限制因素。
光學(xué)微影中處理衍射效應(yīng)的傳統(tǒng)方法通過(guò)使用相移掩模(phase shift mask)而實(shí)現(xiàn)，其取代了先前所討論的掩模。一般而言，光被視作如一種波，相移為傳導(dǎo)通過(guò)透明材料的光波的規(guī)則正弦曲線圖案的波形位移的時(shí)間變化。
在半導(dǎo)體制作方法中，光學(xué)近接校正(OPC)為微影制作方法中的一項(xiàng)重要步驟。在半導(dǎo)體裝置的顯影與蝕刻制作方法中，光的衍射將會(huì)影響光的曝光因而需要補(bǔ)值制作方法。曝光補(bǔ)值方法根據(jù)欲被曝光的圖案而確定。如果一欲成像的圖案的關(guān)鍵尺寸等于是小于曝光光線的波長(zhǎng)時(shí)，補(bǔ)值方法的品質(zhì)將會(huì)影響到曝光效果。目前，OPC曝光及補(bǔ)值方法為昂貴的商用軟件。這些方法取決于復(fù)雜的光學(xué)、幾何學(xué)及計(jì)算。操作時(shí)間很長(zhǎng)且不適合需要低轉(zhuǎn)換時(shí)間(turn around time)的產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的為提供一種樣型(template)補(bǔ)值方法以用于對(duì)一半導(dǎo)體掩模上的至少一孔洞進(jìn)行邊緣補(bǔ)值，以解決以上所述的問(wèn)題。在本發(fā)明中，曝光和補(bǔ)值制作方法被模塊化。一補(bǔ)值數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)特征尺寸及欲被曝光的圖案來(lái)建立。在此方法中，首先建立欲曝光的環(huán)境，然后找出特定的曝光模塊。所述模塊的OPC補(bǔ)值結(jié)果通過(guò)衍射操作(例如OPC方法)預(yù)先建立并且儲(chǔ)存在一數(shù)據(jù)庫(kù)中。在晶片的一單元周圍的掩模上的孔洞補(bǔ)值能夠直接使用OPC法則中所儲(chǔ)存的數(shù)值來(lái)實(shí)現(xiàn)。因而能夠大大地減少?gòu)?fù)雜的計(jì)算。
本發(fā)明的方法可根據(jù)產(chǎn)品與曝光圖案的特征尺寸而作調(diào)整。由于建立了補(bǔ)值數(shù)據(jù)庫(kù)，在一欲被補(bǔ)值的掩?？锥粗車沫h(huán)境單元能夠被模塊化。
此外，本發(fā)明的方法能夠使用于一掩模表面上的隨機(jī)分布的孔洞，以便有效地確定一補(bǔ)值區(qū)域。此外，隨機(jī)圖案的自動(dòng)OPC的操作時(shí)間可被減少，同時(shí)維持OPC的精確性。
為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明提供一種樣型補(bǔ)值方法以用于對(duì)一半導(dǎo)體掩模上的至少一孔洞進(jìn)行邊緣補(bǔ)值。所述罩所述掩模被提供于一用以形成元件的晶片上所形成的一接觸層上，光線照射至所述孔洞內(nèi)以于所述接觸層上建立所述孔洞的影像，由此，所述晶片被摻雜以形成半導(dǎo)體元件，所述掩模被分割成若干單元并且至少一單元具有一孔洞。所述方法包括下列步驟確定一圍繞住所述掩模上的所述孔洞的區(qū)域，所述區(qū)域包含有若干單元；選定一毗鄰于欲被補(bǔ)值的一選定邊緣的樣型，所述樣型包含有所述孔洞及所述區(qū)域中的部分單元；根據(jù)所述樣型上的孔洞與單元的衍射結(jié)果來(lái)確定所述補(bǔ)值長(zhǎng)度；以及補(bǔ)值所述至少一孔洞的所有邊緣。
本發(fā)明又提供一種用于確定一樣型的補(bǔ)值孔洞的補(bǔ)值長(zhǎng)度的方法，所述樣型包含有一單元陣列及補(bǔ)值孔洞并且為一掩模圍繞住所述補(bǔ)值孔洞的一區(qū)域的子集(sub-set)。所述單元陣列由若干條毗鄰帶所組成并且每一帶包含有一預(yù)定的單元數(shù)目。所述方法包含下列步驟確定一欲被補(bǔ)值的所述至少一孔洞的一選定單元相對(duì)一具有一孔洞的單元的幾何關(guān)系；根據(jù)所述選定單元與所述孔洞的衍射來(lái)確定一補(bǔ)值數(shù)值；對(duì)于具有與第一步驟的所述補(bǔ)值孔相同的幾何關(guān)系樣型中的單元，所述補(bǔ)值數(shù)值相等于從其中所取得；確定所述樣型中的每一單元的所有補(bǔ)值數(shù)值；加入每一單元的所有補(bǔ)值數(shù)值于所述樣型中；以及根據(jù)所述補(bǔ)值數(shù)值來(lái)確定一補(bǔ)值長(zhǎng)度，以用于擴(kuò)大所述補(bǔ)值孔洞的一邊緣，其中欲被擴(kuò)大的所述孔洞的一邊緣為最靠近所述樣型的孔洞的一邊緣。
本發(fā)明的許多目的及優(yōu)點(diǎn)將由以下連同隨附圖式的詳細(xì)說(shuō)明而變得更加容易理解。


本發(fā)明的較佳及其它實(shí)施例將在下文中參照伴隨圖式(未依比例繪制)而作更詳細(xì)的說(shuō)明，其中圖1A為顯示一半導(dǎo)體元件中包含有若干單元的方塊圖。
圖1B顯示一包含有一源極、一漏極和一溝道的晶體管的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，其中一電阻完全地隔離源極和漏極。
圖1C顯示一包含有一源極、一漏極和一溝道的晶體管的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，其中一第二電阻太小以致無(wú)法隔離源極和漏極。
圖2顯示在屏蔽制作方法之前制作半導(dǎo)體元件的基本結(jié)構(gòu)。
圖3顯示一欲補(bǔ)值的孔洞周圍區(qū)域及所述區(qū)域的樣型。
圖4顯示一包含有四個(gè)單元的區(qū)域的樣型。
圖5顯示一包含有四個(gè)單元的樣型的所有可能組合。
圖6顯示一用于側(cè)邊補(bǔ)值的樣型，其中每一樣型具有六個(gè)單元于所述欲補(bǔ)值孔洞上方并且每一單元具有各自的孔洞。
圖7顯示一用于側(cè)邊補(bǔ)值的樣型，其中每一樣型具有六個(gè)單元于所述欲補(bǔ)值孔洞上方并且僅有某些單元具有它們各自的孔洞。
圖8顯示一用于側(cè)邊補(bǔ)值的樣型，其中每一樣型具有六個(gè)單元于所述欲補(bǔ)值孔洞下方并且每一單元具有各自的孔洞。
圖9顯示一用于側(cè)邊補(bǔ)值的樣型，其中每一樣型具有六個(gè)單元于所述欲補(bǔ)值孔洞下方并且僅有某些單元具有它們各自的孔洞。
圖10顯示一用于側(cè)邊補(bǔ)值的樣型，其中每一樣型具有六個(gè)單元于所述欲補(bǔ)值孔洞右側(cè)并且每一單元具有一個(gè)各自的孔洞。
圖11顯示一用于側(cè)邊補(bǔ)值的樣型，其中每一樣型具有六個(gè)單元于所述欲補(bǔ)值孔洞右側(cè)并且僅有某些單元具有它們各自的孔洞。
圖12顯示一用于側(cè)邊補(bǔ)值的樣型，其中每一樣型具有六個(gè)單元于所述欲補(bǔ)值孔洞左側(cè)并且每一單元具有一個(gè)各自的孔洞。
圖13顯示一用于側(cè)邊補(bǔ)值的樣型，其中每一樣型具有六個(gè)單元于所述欲補(bǔ)值孔洞左側(cè)并且僅有某些單元具有它們各自的孔洞。
圖14顯示位于一具有四個(gè)單元的樣型中的孔洞所有可能分布情形。
圖15顯示一具有L形狀的樣型位于一欲補(bǔ)值單元角落的情形。
圖16顯示一包含欲補(bǔ)值單元的樣型的幾何結(jié)構(gòu)。
圖17顯示一ROM編碼的掩模的數(shù)字陣列，其能夠向外擴(kuò)大二列或二行以便形成一陣列。
圖18顯示一可意欲擴(kuò)張的側(cè)邊補(bǔ)值及角落補(bǔ)值的考慮區(qū)域，其中考慮兩種情況。
圖19A和19B顯示在根據(jù)本發(fā)明方法補(bǔ)值之前與補(bǔ)值之后的掩模圖案。
圖20為顯示圖19B左上側(cè)的圖案的局部放大圖。
附圖標(biāo)記10源極11漏極12溝道13、14電阻20區(qū)塊31第一區(qū)域32第二區(qū)域220 掩模230 接觸層240 晶片300、301、302、303單元X 單元L1、L2、L3、L4補(bǔ)值強(qiáng)度具體實(shí)施方式
在半導(dǎo)體制造的微影制作方法中，除關(guān)鍵尺寸必須嚴(yán)格地控制的外，欲被曝光的圖案形狀亦十分重要。因此，OPC方法將會(huì)影響微影制作方法中的工藝窗口(process window)。
參照?qǐng)D19A，在掩模式只讀存儲(chǔ)器(mask ROM)產(chǎn)品中，一個(gè)只讀存儲(chǔ)器由若干排列成陣列的單元所構(gòu)成。請(qǐng)參照?qǐng)D1A，圖19A中的一個(gè)小區(qū)塊20以一放大視圖來(lái)說(shuō)明，其中單元的區(qū)塊20由連接相同電極(如源極10或漏極11)的毗鄰晶體管所構(gòu)成。如圖1B及1C所示，一溝道12設(shè)置介于一源極10與一漏極11之間。只讀存儲(chǔ)器中的單元值由溝道12的電阻13、14所確定，即溝道12的摻雜濃度(doppingdensity)。例如，當(dāng)溝道12的濃度很稠密時(shí)，單元值被表示成1。當(dāng)溝道12的濃度很低時(shí)，單元值被表示成0。然而，溝道12的摻雜使得溝道12具有一電阻13、14。
在微影制作方法中，一選擇性接觸層(例如光阻層)230形成于晶片240上，如圖2所示。在制作只讀存儲(chǔ)器時(shí)，所述選擇性接觸層230例如為可編程序?qū)?programmable layer)。一具有原本圖案的掩模220接著被放置在接觸層230上。掩模220的圖案首先需要被顯影到接觸層230上，并且執(zhí)行一摻雜制作方法以對(duì)溝道摻入雜質(zhì)。一般而言，圖案分散在一包含有大量單元的區(qū)域，如圖19A所示。在掩模220中，與溝道12相對(duì)應(yīng)的位置為開(kāi)啟的。例如，以″1″表示的溝道為封閉且沒(méi)任何孔洞，而以″0″表示的溝道為開(kāi)啟并且具有孔洞在掩模上。在曝光期間，光照射至掩模220的孔洞上，在孔洞發(fā)生衍射并且轉(zhuǎn)移的圖案發(fā)生變形。因此，掩模220上的圖案無(wú)法被完全地轉(zhuǎn)移到接觸層230。
請(qǐng)參照?qǐng)D1B，較佳地溝道12具有一矩形形狀，其覆蓋著晶體管的源極10與漏極11之間的區(qū)域。電阻13(溝道12的摻雜區(qū)域)大得足以隔離源極10和漏極11，致使沒(méi)有電流能夠流過(guò)溝道12。單元值因而可被清楚地確定。由于衍射效應(yīng)，掩模上的直角從掩模轉(zhuǎn)移到晶片的光阻層之后，經(jīng)常會(huì)變成圓形，線的端部會(huì)變短，或者線寬會(huì)增加/減少。接觸層230上的轉(zhuǎn)移形狀通常為橢圓形而非矩形，如圖1B所示。如果電阻14的橢圓形狀太小而無(wú)法隔離源極10漏極11，如圖1C所示，電阻14便不能完全地覆蓋溝道12。電流將會(huì)流經(jīng)源極10與漏極11之間并且所述單元值將會(huì)變得不明確。如果將橢圓形狀拉長(zhǎng)，橢圓形狀長(zhǎng)軸的兩側(cè)將會(huì)侵入下一條帶的單元內(nèi)。如果單元帶之間的距離被擴(kuò)大，整個(gè)只讀存儲(chǔ)器的密度將會(huì)降低并且總單元數(shù)目將會(huì)減少。此并非為一較佳的結(jié)果。因此，迫切的需要使溝道摻雜成矩形形狀或是接近矩形形狀。為此目的，必須修改掩模上的孔洞形狀。
OPC方法用來(lái)校正掩模上的孔洞形狀，從而使接觸層230上所形成的孔洞為矩形或是近似矩形。OPC方法對(duì)掩模上的孔洞的邊緣補(bǔ)值，俾使接觸層230上的孔洞在衍射以后形成為矩形形狀。
請(qǐng)參照?qǐng)D3，0表示具有欲建立孔洞的單元以用于進(jìn)一步摻雜晶片240以得到一稠密雜質(zhì)，以便形成一電阻，以及1表示不具有任何孔洞的單元?；蚴?，具有各自孔洞的單元可被定義為″1″而不具有孔洞的單元可被定義″0″。或是，具有孔洞的單元可以被定義為″0″而不具有孔洞的單元可以被定義″1″。此將不會(huì)對(duì)以下所述的本發(fā)明的結(jié)果造成影響。
如圖3所示，一欲被顯影的孔洞X的周圍環(huán)繞有若干隨機(jī)排列的孔洞。計(jì)算圖案的衍射十分復(fù)雜并且孔洞分布的圖案十分復(fù)雜及不規(guī)則。因此，OPC方法的計(jì)算非常大。為解決此一問(wèn)題，傳統(tǒng)的OPC被修改。有兩種修改的OPC方法，其一為OPC法則及另一為OPC模型。
在OPC法則中找出許多規(guī)則以限制OPC。每一規(guī)則適用于某些特定關(guān)系的孔洞分布。OPC法則中的計(jì)算十分龐大且復(fù)雜，尤其是掩模上的單元數(shù)目快速且大量地增加。大量的孔洞分布在一緊密區(qū)域上。結(jié)果，復(fù)雜度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)OPC的計(jì)算能力。因此需要很長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間。由于客戶經(jīng)常要求產(chǎn)品必要在很短的生產(chǎn)期間內(nèi)制造出，例如一個(gè)星期的內(nèi)，冗長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間無(wú)法符合市場(chǎng)的需求。這些問(wèn)題亦同樣發(fā)生在模型OPC中。
因此，現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法有效且快速地計(jì)算掩模上的孔洞補(bǔ)值圖案以符合客戶的需求。
以下將描述本發(fā)明的方法，其解決了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷以便具快有快速計(jì)算時(shí)間來(lái)滿足市場(chǎng)的需求。
在實(shí)務(wù)運(yùn)用中，對(duì)于一選定欲顯影的孔洞而言，僅僅在欲被顯影的孔洞附近的有限個(gè)毗鄰孔洞才具有OPC計(jì)算的效力。在本發(fā)明中，如圖3所示，孔洞周遭的部分被分割成數(shù)個(gè)矩形區(qū)域，其中每一個(gè)外部區(qū)域包圍著內(nèi)部區(qū)域并且每一個(gè)區(qū)域包含有一單元帶。所述區(qū)域標(biāo)示一第一區(qū)域31、一第二區(qū)域32等等。
在本發(fā)明中，OPC方法被使用，但是僅只有在一選定區(qū)域內(nèi)的地區(qū)才考慮作衍射計(jì)算。例如，參照?qǐng)D3，當(dāng)?shù)诙^(qū)域32被選擇與OPC的計(jì)算相關(guān)時(shí)并且其意欲補(bǔ)值孔洞X時(shí)，僅只有與孔洞X毗鄰的二條最靠近帶的單元才被考慮在OPC計(jì)算。
在計(jì)算OPC的區(qū)域選擇取決于衍射效應(yīng)，即，孔洞大小與入射光波長(zhǎng)度的比值。如果比值大，則衍射效應(yīng)很大并且需要一個(gè)較大的區(qū)域。另一方面，如果比值很小，則衍射效將不明顯，因而小區(qū)域便已足夠。
對(duì)第一區(qū)域而言，如圖4所示，每一樣型包含四個(gè)單元300、301、302及303。每一單元可表示成″1″或″0″的值。具有值″1″的單元表示成其上沒(méi)有孔洞存在。亦即是，晶體管的溝道區(qū)域沒(méi)有被摻雜而且沒(méi)有電阻存在。具有值″0″的單元表示成其上存在有孔洞。由于每一單元可被表示成″1″或″0″，因此共有16種(即24)可能的分布情形，如圖5所示。那就是說(shuō)，每一個(gè)OPC計(jì)算包含在16種可能分布情形的其中之一。把每一種分布情形定義成一個(gè)樣型，故存在有16個(gè)樣型。對(duì)每一樣型而言，OPC結(jié)果被個(gè)別地計(jì)算。此16種樣型具有16個(gè)OPC結(jié)果，并且這些結(jié)果被儲(chǔ)存。從對(duì)稱觀點(diǎn)而言，通過(guò)對(duì)稱地轉(zhuǎn)動(dòng)圖式便能夠大大地減少樣型數(shù)目。例如，在圖5中，位于最上方帶處的樣型相同，因此只需要計(jì)算一個(gè)樣型即可。通過(guò)相同的方法，僅僅只有五個(gè)樣型是為必要的。由于具有四個(gè)填滿″1″的單元的最后樣型不需要被計(jì)算，故只需要有四個(gè)樣型。因此，在本發(fā)明中大大地減少了計(jì)算的數(shù)量。
首先，必須確定孔洞所適用的樣型。一個(gè)與孔洞環(huán)境相配的樣型被挑選出。一與此樣型相應(yīng)的OPC結(jié)果被直接使用于補(bǔ)值所述孔洞。不需要反復(fù)地計(jì)算OPC結(jié)果，結(jié)果計(jì)算量大大地減少。
如果OPC曝光及補(bǔ)值圖案并非所希望的，產(chǎn)品的失敗率將會(huì)提高。因此，除了通過(guò)使用OPC在適當(dāng)位置進(jìn)行補(bǔ)值，補(bǔ)值的尺寸亦是一重要因子。
以下將通過(guò)若干實(shí)施例來(lái)描述對(duì)于單元的孔洞進(jìn)行補(bǔ)值的細(xì)節(jié)，所述實(shí)施例清楚地顯示本發(fā)明的特征。
孔洞的側(cè)邊補(bǔ)值當(dāng)補(bǔ)值制作方法使用在一孔洞的側(cè)邊時(shí)，此孔洞將會(huì)受到其鄰近的孔洞影響。例如，參照?qǐng)D3和圖6-10的單元X，補(bǔ)值強(qiáng)度L1、L2、L3和L4由在其上下側(cè)鄰近單元(每一個(gè)包含2*3個(gè)單元)與左右側(cè)的單元(每一個(gè)包含3*2個(gè)單元)來(lái)確定。實(shí)際上，所述強(qiáng)度能夠被仿真以便產(chǎn)生意欲的參數(shù)。
根據(jù)光的對(duì)稱性質(zhì)，毗鄰的2*3單元被分成四種等級(jí)，亦即為a、b、c和d。根據(jù)光學(xué)原理，a＞b＞c＞d及a’＞b’＞c’＞d’。經(jīng)由解答光學(xué)方程式，可得到a＝a’＝0.4，b＝b’＝0.2，c＝c’＝0.18，d＝d’＝0.01。補(bǔ)值可根據(jù)這些數(shù)值而作調(diào)整。
在單元X上方的2*3單元使用作為一例子，參見(jiàn)圖6。如果此六個(gè)單元曝露在照射光的照射下，單元將會(huì)受到這些單元而影響并且OPC補(bǔ)值用于補(bǔ)值單元的孔洞。補(bǔ)值強(qiáng)度為a+b+b+c+d+d＝a+2b+c+2d＝1在此，補(bǔ)值強(qiáng)度1為最大的補(bǔ)值強(qiáng)度。在實(shí)際使用時(shí)，補(bǔ)值數(shù)值可根據(jù)單元大小與光學(xué)阻抗而作調(diào)整并且根據(jù)實(shí)際測(cè)量而作校正。根據(jù)這些強(qiáng)度，補(bǔ)值的精細(xì)程度(granularity)進(jìn)一步分成四類，例如
，(0.25，0.5]，(0.5，0.75]，(0.75，1]。對(duì)應(yīng)所述此四部分，擷取到各別的補(bǔ)值數(shù)值。例如，對(duì)于某些產(chǎn)品而言，補(bǔ)值數(shù)值為-10nm、-5nm、+5nm及+10nm，其中正號(hào)表示在孔洞的外部邊緣進(jìn)行補(bǔ)值，而負(fù)號(hào)表示在孔洞的內(nèi)部邊緣進(jìn)行補(bǔ)值。對(duì)單元X而言，補(bǔ)值動(dòng)作向外沿著a方向而進(jìn)行，以使曝光區(qū)域的寬度增加10nm的大小。在另一種情形中，參照?qǐng)D7，如果在2*3單元內(nèi)只有三個(gè)單元被曝光，單元X將會(huì)被影響并且因而需要執(zhí)行OPC光學(xué)補(bǔ)值。補(bǔ)值強(qiáng)度為b+c+d＝0.2+0.18+0.01＝0.39由此，補(bǔ)值沿著一與a相反的方向減少5nm的尺寸。
用于推導(dǎo)補(bǔ)值長(zhǎng)度的相似方法能夠使用于估計(jì)圖7的結(jié)果，其中僅有一些單元以孔洞開(kāi)啟。
在單元X下方的2*3單元的情況中，參照?qǐng)D8，如果所述六個(gè)單元完全被曝光，則單元X將會(huì)被影響并且因而需要OPC補(bǔ)值。其補(bǔ)值強(qiáng)度為a+b+b+c+d+d＝a+2b+c+2d＝1假設(shè)最大的值補(bǔ)值強(qiáng)度為1。補(bǔ)值的數(shù)值根據(jù)產(chǎn)品的尺寸和光阻的性質(zhì)來(lái)作調(diào)整，并且基于實(shí)際的測(cè)量結(jié)果來(lái)作校正?；诖艘粡?qiáng)度，補(bǔ)值的精細(xì)程度進(jìn)一步分類為四個(gè)種類，例如
，(0.25，0.5)，(0.5，0.75)，(0.75，1)。對(duì)應(yīng)于此四部分，分別獲取各自的補(bǔ)值數(shù)值。例如，對(duì)某些產(chǎn)品而言，其補(bǔ)值大小為-10nm、-5nm、+5nm及+10nm，其中正號(hào)表示所述補(bǔ)值在孔洞的外側(cè)執(zhí)行而負(fù)號(hào)表示所述補(bǔ)值在孔洞的內(nèi)側(cè)執(zhí)行。對(duì)于單元X而言，補(bǔ)值向外沿著一方向a而執(zhí)行，以使曝光區(qū)域的寬度增加10nm尺寸大小。在另一情況中，參照?qǐng)D9，如果在2*3單元中只有二個(gè)單元被曝光，所述單元X將會(huì)被影響且OPC光學(xué)補(bǔ)值需要被執(zhí)行。所述補(bǔ)值強(qiáng)度為b+c＝0.2+0.18＝0.38由此，補(bǔ)值沿著一與a相反的方向減少5nm的尺寸。
用于推導(dǎo)補(bǔ)值長(zhǎng)度的相似方法能夠使用于估計(jì)圖9的結(jié)果，其中僅有一些單元以孔洞開(kāi)啟。
在單元X右側(cè)的2*3單元的情況中，參照?qǐng)D10，如果所述六個(gè)單元完全被曝光，則單元X將會(huì)被影響并且因而需要OPC補(bǔ)值。其補(bǔ)值強(qiáng)度為a’+b’+b’+c’+d’+d’＝a’+2b’+c’+2d’＝1
在此，最大的補(bǔ)值強(qiáng)度假設(shè)為1。補(bǔ)值的數(shù)值根據(jù)產(chǎn)品的尺寸和光阻的性質(zhì)來(lái)作調(diào)整，并且基于實(shí)際的測(cè)量結(jié)果來(lái)作校正?；诖艘粡?qiáng)度，補(bǔ)值的精細(xì)程度進(jìn)一步分類為四個(gè)種類，例如
，(0.25，0.5)，(0.5，0.75)，(0.75，1)。對(duì)應(yīng)于此四部分，分別獲取各自的補(bǔ)值數(shù)值。例如，對(duì)某些產(chǎn)品而言，其補(bǔ)值大小為-10nm、-5nm、+5nm及+10nm，其中正號(hào)表示所述補(bǔ)值在孔洞的外側(cè)執(zhí)行而負(fù)號(hào)表示所述補(bǔ)值在孔洞的內(nèi)側(cè)執(zhí)行。對(duì)于單元X而言，補(bǔ)值向外沿著一方向a而執(zhí)行，以使曝光區(qū)域的寬度增加10nm尺寸大小。在另一情況中，參照?qǐng)D11，如果在2*3單元中只有四個(gè)單元被曝光，所述單元X將會(huì)被影響且OPC光學(xué)補(bǔ)值需要被執(zhí)行。所述補(bǔ)值強(qiáng)度為2b’+c’+d’＝2*0.2+0.18+0.01＝0.59所述補(bǔ)值沿著一向外的方向減少5nm的尺寸。
用于推導(dǎo)補(bǔ)值長(zhǎng)度的相似方法能夠用于估計(jì)圖11的結(jié)果，其中僅有一些單元以孔洞開(kāi)啟。
在單元X左側(cè)2*3單元的情況中，參照?qǐng)D12，如果所述六個(gè)單元完全被曝光，則單元X將會(huì)受影響并且需要OPC補(bǔ)值。其補(bǔ)值強(qiáng)度為a’+b’+b’+c’+d’+d’＝a’+2b’+c’+2d’＝1在此，最大的補(bǔ)值強(qiáng)度假設(shè)為1。補(bǔ)值的數(shù)值根據(jù)產(chǎn)品的尺寸和光阻的性質(zhì)來(lái)作調(diào)整，并且根據(jù)實(shí)際的測(cè)量結(jié)果來(lái)作校正。根據(jù)此強(qiáng)度，補(bǔ)值的精細(xì)程度進(jìn)一步分類為四個(gè)種類，例如
，(0.25，0.5)，(0.5，0.75)，(0.75，1)。對(duì)應(yīng)于此四部分，分別獲取各自的補(bǔ)值數(shù)值。例如，對(duì)某些產(chǎn)品而言，其補(bǔ)值大小為-10nm、-5nm、+5nm及+10nm，其中正號(hào)表示所述補(bǔ)值在孔洞的外側(cè)執(zhí)行而負(fù)號(hào)表示所述補(bǔ)值在孔洞的內(nèi)側(cè)執(zhí)行。對(duì)于單元X而言，補(bǔ)值向外沿著一方向a而執(zhí)行，以使曝光區(qū)域的寬度增加10nm尺寸大小。在另一情況中，參照?qǐng)D13，如果在2*3單元中只有二個(gè)單元被曝光，所述單元X將會(huì)被影響且OPC光學(xué)補(bǔ)值需要被執(zhí)行。所述補(bǔ)值強(qiáng)度為c’+d’＝0.18+0.01＝0.19所述補(bǔ)值沿著一向內(nèi)的方向減少10nm的尺寸。
用于推導(dǎo)補(bǔ)值長(zhǎng)度的相似方法能夠用于估計(jì)圖13的結(jié)果，其中僅有一些單元以孔洞開(kāi)啟。
角落的補(bǔ)值以下將描述角落的補(bǔ)值。在此情況下孔洞的衍射主要受到鄰近孔洞的影響以被光曝照。例如，在一單元中的孔洞的補(bǔ)值強(qiáng)度由鄰近曝光區(qū)域(包含2*2個(gè)曝光區(qū)域)所確定。參照?qǐng)D14，所述鄰近的2*2單元將會(huì)影響單元X。在每一區(qū)域中，補(bǔ)值的形狀及強(qiáng)度根據(jù)所述孔洞的類型而確定。在此情況下，被補(bǔ)值的角落以L形補(bǔ)值而加以補(bǔ)值，其中所述L形補(bǔ)值可以被轉(zhuǎn)至不同的方向，如圖15所示。
假設(shè)Sx0，Sy0表示預(yù)定補(bǔ)值大小的值，取決于一產(chǎn)品的尺寸和光阻所述數(shù)值為可調(diào)整的。補(bǔ)值強(qiáng)度的強(qiáng)度區(qū)分為三類(Sx0，Sx1，Sx2)＝(Sx0，SX0+rx1，Sx0+rx2)＝(50，55，60)(Sy0，Sy1，Sy2)＝(Sx0，Sx0+ry1，Sx0+ry2)＝(50，55，60)其中rx1，xy2為x偏差(bias)，其為用于2*2單元中不同曝光圖案的X軸向的補(bǔ)值強(qiáng)度增量，及ry1，ry2為Y偏差，其為用于2*2單元中不同曝光圖案的Y軸向的補(bǔ)值強(qiáng)度增量。
Sxi，i＝0，1，2，Syj，j＝0，1，2為X偏差與Y偏差補(bǔ)值強(qiáng)度的總和。其定義可參照?qǐng)D16的示意圖。
補(bǔ)值強(qiáng)度取決于用以校正實(shí)際測(cè)量的實(shí)驗(yàn)。在此情況下，rx1＝ry1＝5，rx2＝ry2＝10。不同補(bǔ)值形狀和強(qiáng)度為不同曝光形狀所需要。本發(fā)明的角落補(bǔ)值方法超越目前所使用的商業(yè)OPC軟件，其中僅有垂直和水平方向的單元被用于確定補(bǔ)值。在本發(fā)明的補(bǔ)值方法中，垂直方向的單元被用于補(bǔ)值一孔洞的補(bǔ)值區(qū)域。所述補(bǔ)值大小更加精確并且更有用。用于一光罩中不同單元分布的補(bǔ)值方法與補(bǔ)值位置列于表1至4。
OPC補(bǔ)值系統(tǒng)除了OPC光學(xué)補(bǔ)值系統(tǒng)中內(nèi)建式數(shù)字補(bǔ)值法則以外，考慮受一孔洞衍射所影響的行與列能夠被擴(kuò)張成兩排。在如上所述的側(cè)邊補(bǔ)償和角落端補(bǔ)償中，考慮對(duì)孔洞衍射有影響的單元被以包含3*3、2*3及2*2單元的基本樣板模塊化。一只讀存儲(chǔ)器碼(ROM code)光罩中的一數(shù)字陣列可經(jīng)由兩個(gè)列或行向外擴(kuò)張而形成一個(gè)陣列，如圖17所示。對(duì)一超大規(guī)模集成電路而言，本發(fā)明的方法能夠用于將一大曝光區(qū)域分解成若干較小區(qū)域，以便能以較高的速度操作而不會(huì)影響結(jié)果。
以下，就不同補(bǔ)值位置中相對(duì)應(yīng)于不同補(bǔ)值圖案的補(bǔ)值強(qiáng)度參考表1、2及3作說(shuō)明。
假如下表中的一實(shí)際曝光圖案為 所述圖案表示為(A，B，C，D)，其中A、B、C及D為二進(jìn)制變量，其可能為0或是1。假如等于零時(shí)，其為一具有光傳輸性質(zhì)的孔洞。否則，假若為1，則所述區(qū)域?yàn)椴煌该鳌！?″表示被補(bǔ)值的單元，其于本實(shí)施例中有一為零的值。
表1、2、3及4的最左側(cè)位置中的曝光圖案與補(bǔ)值位置中僅僅為示例。
補(bǔ)值大小根據(jù)產(chǎn)品的尺寸與光阻而作調(diào)整(Sx0，Sx1，Sx2)＝(Sx0，Sx0+rx1，Sx0+rx2)＝(50，55，60)以及(Sy0，Sy1，Sy2)＝(Sx0，Sx0+ry1，Sx0+ry2)＝(50，55，60)在側(cè)邊補(bǔ)値和角落補(bǔ)値所考慮的區(qū)域能夠根據(jù)意欲需求而擴(kuò)大，如圖18所示。2*2單元的遮蔽區(qū)域?yàn)樯鲜龇椒ǖ难由祛愋汀?br> 表1
欲被補(bǔ)值的單元位于左上方，其中只有當(dāng)*等于0時(shí)才會(huì)執(zhí)行補(bǔ)值。
表2 欲被補(bǔ)值之單元位于右上方，其中只有當(dāng)*等于0時(shí)才會(huì)執(zhí)行補(bǔ)值。
表3 欲被補(bǔ)值之單元位于左下方，其中只有當(dāng)*等于0時(shí)才會(huì)執(zhí)行補(bǔ)值。
表4
欲被補(bǔ)值的單元位于右下方，其中只有當(dāng)*等于0時(shí)才會(huì)執(zhí)行補(bǔ)值。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果在本發(fā)明中，一種模塊化OPC補(bǔ)值方法被揭露。本發(fā)明的方法應(yīng)用于一種OPC補(bǔ)值系統(tǒng)。圖19A及19B分別顯示補(bǔ)值前與補(bǔ)值后的圖案，其中每一圖案包含50*50單元并且每一單元以值″0″或″1″標(biāo)示。圖19B顯示以本發(fā)明的模塊化OPC補(bǔ)值方法處理的圖案。圖20為圖19B左上側(cè)圖案的部分放大視圖，其中所述圖案以本發(fā)明的方法處理。
雖然本發(fā)明已參照較佳實(shí)施例來(lái)作描述，應(yīng)所述了解的是，本發(fā)明并未受限于其中詳細(xì)的描述內(nèi)容。替換方式及修改樣式已于先前描述中所建議，而且其它替換方式及修改樣式將為熟習(xí)此項(xiàng)技藝人士所思及。特別是，根據(jù)本發(fā)明的方法步驟，將包括具有實(shí)質(zhì)上相同于本發(fā)明的方法步驟以實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)上相同結(jié)果的方法。因此，所有此類替換方式及修改樣式意欲落在本發(fā)明于隨附申請(qǐng)專利范圍及其均等物所界定的范疇中。
權(quán)利要求
1.一種用于在一半導(dǎo)體掩模上的至少一孔洞補(bǔ)值邊緣的樣型補(bǔ)值方法，所述掩模被提供于一用以形成元件的晶片上所形成的一接觸層上，光線照射至所述孔洞內(nèi)以形成所述孔洞的影像于所述接觸層上，由此所述晶片被摻雜以形成半導(dǎo)體元件，所述掩模被分害成若干單元并且至少一單元具有一孔洞，所述方法至少包括下列步驟確定一圍繞住所述掩模上的所述孔洞的區(qū)域，所述區(qū)域包含有若干單元；選定一毗鄰于欲被補(bǔ)值的一選定邊緣的樣型，所述樣型包含有所述孔洞及所述區(qū)域中的部分單元；根據(jù)所述樣型上的孔洞與單元的衍射結(jié)果來(lái)確定所述補(bǔ)值長(zhǎng)度；以及補(bǔ)值所述至少一孔洞的所有邊緣。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述區(qū)域?yàn)樗隹锥粗車闹辽僖粏卧獛У募?，每一帶由若干形成如一封閉回路的單元所構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述樣型為一單元陣列，其由若干條毗鄰帶所構(gòu)成并且每一帶具有相同數(shù)量的單元。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述孔洞所用的樣型的衍射被計(jì)算及儲(chǔ)存成一數(shù)據(jù)庫(kù)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述樣型的衍射由OPC所確定。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述樣型的衍射由OPC法則所確定。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述樣型的衍射由OPC模型所確定。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述邊緣為欲被補(bǔ)值的所述孔洞的側(cè)邊。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述樣型具有若干單元在欲被補(bǔ)值的所述孔洞的旁邊，使得欲被補(bǔ)值的所述孔洞從一包含有所述樣型中的所述單元的圖案中突伸出。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述邊緣為欲被補(bǔ)值的所述孔洞的轉(zhuǎn)角。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述樣型具有若干圍繞住所述轉(zhuǎn)角的兩外側(cè)邊緣的單元。
12.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述區(qū)域根據(jù)欲被補(bǔ)值的所述孔洞的特征尺寸及欲被照射至所述孔洞中以用于顯影的光線的波長(zhǎng)而作選擇。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述半導(dǎo)體元件為一只讀存儲(chǔ)器。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述單元為一包含有一源極、一漏極和一溝道的晶體管。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述溝道被摻雜以形成一電阻。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述單元排列成一陣列。
17.一種確定一樣型中一補(bǔ)值孔洞的補(bǔ)值長(zhǎng)度的方法，所述樣型包含有一單元陣列并且為圍繞住所述補(bǔ)值孔洞的一掩模上的一區(qū)域的子集，所述單元陣列由若干條毗鄰帶所組成并且每一帶包含有一預(yù)定的單元數(shù)目，所述方法至少包含下列步驟(b1)確定一欲被補(bǔ)值的所述至少一孔洞的一選定單元的相對(duì)一具有一孔洞的單元的幾何關(guān)系；(b2)根據(jù)所述選定單元與所述孔洞的衍射來(lái)確定一補(bǔ)值數(shù)值；(b3)確定所述樣型中的單元，所述樣型具有與步驟(b1)的所述補(bǔ)值孔相同的幾何關(guān)系，所述補(bǔ)值數(shù)值相等于從步驟(b2)所取得的；(b4)確定所述樣型中的每一單元的所有補(bǔ)值數(shù)值；(b5)將每一單元的所有補(bǔ)值數(shù)值加入所述樣型中；以及(b6)根據(jù)所述補(bǔ)值數(shù)值來(lái)確定一補(bǔ)值長(zhǎng)度，以用于擴(kuò)大所述補(bǔ)值孔洞的一邊緣，其中欲被擴(kuò)大的所述孔洞的一邊緣為最靠近所述樣型的孔洞的一邊緣。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中欲被擴(kuò)大的所述孔洞的邊緣為最接近所述樣型的幾何中心的一邊緣。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述補(bǔ)值數(shù)值由實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述補(bǔ)值數(shù)值由計(jì)算所述補(bǔ)值孔洞到所述選定單元的衍射來(lái)確定。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述補(bǔ)值數(shù)值由OPC方法所確定。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述補(bǔ)值數(shù)值由OPC法則所確定。
23.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述補(bǔ)值數(shù)值由OPC模型所確定。
24.如權(quán)利要求17所述的方法，其中根據(jù)所述補(bǔ)值數(shù)值來(lái)確定所述補(bǔ)值長(zhǎng)度的步驟通過(guò)實(shí)驗(yàn)完成。
25.如權(quán)利要求17所述的方法，其中根據(jù)所述補(bǔ)值數(shù)值來(lái)確定所述補(bǔ)值長(zhǎng)度的步驟通過(guò)衍射計(jì)算完成。
26.如權(quán)利要求17所述的方法，其中根據(jù)所述補(bǔ)值數(shù)值來(lái)確定所述補(bǔ)值長(zhǎng)度的步驟通過(guò)OPC方法完成。
27.如權(quán)利要求17所述的方法，其中根據(jù)所述補(bǔ)值數(shù)值來(lái)確定所述補(bǔ)值長(zhǎng)度的步驟通過(guò)OPC方法完成。
28.如權(quán)利要求17所述的方法，其中根據(jù)所述補(bǔ)值數(shù)值來(lái)確定所述補(bǔ)值長(zhǎng)度的步驟通過(guò)OPC方法的模型完成。
29.如權(quán)利要求18所述的方法，其中每一樣型的所述補(bǔ)值數(shù)值儲(chǔ)存在一數(shù)據(jù)庫(kù)中。
全文摘要
一種用于在半導(dǎo)體掩模上的至少一孔洞邊緣補(bǔ)值的樣型補(bǔ)值方法。所述曝光和補(bǔ)值制作方法被模塊化。一補(bǔ)值數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)特征尺寸及欲被曝光的圖案來(lái)建立。在本發(fā)明的方法中，首先建立欲曝光的環(huán)境，然后找出特定的曝光模塊。模塊的補(bǔ)值結(jié)果預(yù)先建立及儲(chǔ)存在一通過(guò)衍射操作的數(shù)據(jù)庫(kù)中，例如OPC方法。有關(guān)于晶片的單位的掩模上的一孔洞的補(bǔ)值可以直接使用一儲(chǔ)存值來(lái)被執(zhí)行。因而能夠大大地減少?gòu)?fù)雜的計(jì)算。所述方法能夠根據(jù)產(chǎn)品及曝光圖案的特征尺寸來(lái)調(diào)整。所述方法能夠使用于一掩模表面上隨機(jī)分散的孔洞，以便能有效地確定補(bǔ)值區(qū)域。
文檔編號(hào)H01L27/112GK1599029SQ20041003974
公開(kāi)日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月1日
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