專利名稱：提高曝光直線的標(biāo)準(zhǔn)影像對數(shù)斜率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種提高曝光直線的標(biāo)準(zhǔn)影像對數(shù)斜率(normalized imagelog slop，NILS)的方法，特別是一種借由在光罩布局圖中加入輔助圖案以提高曝光直線的NILS的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體工藝中，光刻工藝是將集成電路布局圖轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體芯片上的重要步驟。一般而言，晶圓廠會依據(jù)集成電路布局圖設(shè)計(jì)數(shù)個光罩布局圖，再于各光罩上制作設(shè)計(jì)出的光罩布局圖，借由光刻工藝將光罩上的圖案以一定的比例轉(zhuǎn)移(transfer)到半導(dǎo)體芯片表面的光阻層上。
隨著集成電路的復(fù)雜度與集成度(integration)的不斷提升，光罩上的圖案亦被設(shè)計(jì)得越來越小。然而在進(jìn)行圖案轉(zhuǎn)移時，由于曝光(exposure)所能制作出的圖案的臨界尺寸(critical dimension，CD)會受限于曝光機(jī)臺(opticalexposure tool)的分辨率極限(resolution limit)，因此在對于這些高密度排列的光罩圖案進(jìn)行曝光以形成光阻圖案時，非常容易產(chǎn)生光學(xué)接近效應(yīng)(optical proximity effect)，使得形成于光阻層上的圖案因?yàn)檫^度曝光(overexpose)或是曝光不足(underexpose)，發(fā)生分辨率減損(resolution loss)，導(dǎo)致光罩上的圖案與光阻層上的圖案不一致，最后造成光阻層上的圖案會與原始的設(shè)計(jì)尺寸差異甚遠(yuǎn)。
請參考圖1，圖1為傳統(tǒng)光刻系統(tǒng)10的示意圖。光刻系統(tǒng)10包含一曝光機(jī)臺，其上設(shè)有一掃瞄機(jī)(scanner system)12以及一半導(dǎo)體晶圓24。掃瞄機(jī)12包含有一設(shè)置于掃瞄機(jī)12頂部的光源14、一第一透鏡16、一孔徑盤(aperture plate)18、一第二透鏡20以及一光罩(photomask)22。從光源14射出的光線會經(jīng)由第一透鏡16入射至孔徑盤18中，再依序經(jīng)由第二透鏡20以及光罩22，到達(dá)晶圓24上的曝光區(qū)域26，以在晶圓24上的光阻層定義出光罩22上的圖案?？讖奖P18為偏軸照光(off-axis illumination)的應(yīng)用，其包含有一至數(shù)個孔徑(aperture)，可調(diào)整通過的光線的入射角，以提高光刻工藝的分辨率。為了降低成本及提高集成度，業(yè)界的研發(fā)方向包括了借由改良孔徑盤18上的孔徑圖案，以提高利用現(xiàn)有光源(例如波長248nm的光源)及機(jī)臺的圖案轉(zhuǎn)移效果。而在數(shù)種孔徑圖案中，Quasar 90為一種與水平軸呈90度夾角的四輻圖案，相較于其它如圓環(huán)狀(annular)等孔徑圖案，Quasar 90能改善光刻工藝的數(shù)組臨界尺寸。
請參考圖2，圖2為線寬90納米(nm)的NILS對光罩布局圖線距(space)的曲線圖，由圖2可知各種孔徑圖案在不同線距時的NILS值，其中NILS代表成像的品質(zhì)，其值越高表示工藝寬裕度范圍越佳。一般而言，當(dāng)光刻工藝的光源波長為248nm時，NILS必須要大于1.3-1.5，則曝光至光阻層上的圖案才為有效圖案。如圖2所示，雖然Quasar 90能改善光刻工藝的數(shù)組臨界尺寸，但其在線寬為90nm，線距為180nm-250nm范圍時的NILS值低于1.5(如箭頭所指處)，比其它孔徑圖案的NILS更低，無法達(dá)到光源波長為248nm時的最低NILS要求，產(chǎn)生禁止間距(forbidden pitch)，使圖案轉(zhuǎn)移產(chǎn)生嚴(yán)重缺陷。
由上述可知，如何同時利用Quasar 90照光以提高數(shù)組臨界尺寸，并避免禁止間距的情形，提高線距為180nm-250nm的NILS值，仍為業(yè)界極待研究的課題。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的主要目的在于提供一種在光罩布局圖中加入輔助圖案的方法，以提高曝光直線的NILS值，解決上述傳統(tǒng)光刻工藝的禁止間距問題。
根據(jù)本發(fā)明，公開了一種提高曝光直線的NILS的方法，所述方法包含有提供一應(yīng)用于Quasar 90照光的光罩布局圖，且所述光罩布局圖包含有至少一第一直線圖案和平行于所述第一直線圖案的一第二直線圖案，以及于所述第一與第二直線圖案之間加入一第一輔助圖案，其中所述第一輔助圖案包含有多個具有相同大小的幾何圖案(geometric pattern)，沿一第一直線方向排列，所述第一直線方向平行于所述第一直線圖案。
根據(jù)本發(fā)明，另外公開一種提高曝光直線的NILS的方法，所述方法包含有提供一應(yīng)用于一Quasar 90照光的光罩布局圖，且所述光罩布局圖包含有多個互相平行的直線圖案，以及于所述等直線圖案之間加入多個輔助圖案，而每一輔助圖案均包含有多個具有相同大小的幾何圖案，沿著平行于所述等直線圖案的方向排列，且任二個所述直線圖案間的所述等輔助圖案將所述二直線圖案的線距約略等分。
本發(fā)明方法系利用修改光罩布局圖，在會發(fā)生禁止間距的密集(dense)或半密集(semi-dense)區(qū)加入呈直線排列的多個幾何圖案，便可提高曝光直線的NILS值，而不需更改曝光機(jī)臺內(nèi)部的裝置，因此可以達(dá)到以現(xiàn)有機(jī)臺及設(shè)備進(jìn)行分辨率更高且又能改善臨界尺寸的光刻工藝，以提高半導(dǎo)體產(chǎn)品的良率，并節(jié)省更新機(jī)臺所需的成本。
為了更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖。然而附圖僅供參考與輔助說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。


圖1為傳統(tǒng)光刻系統(tǒng)的示意圖。
圖2為線寬90nm的NILS對光罩布局圖線距的曲線圖。
圖3為Quasar 90照光所使用孔徑盤的示意圖。
圖4為一光罩布局圖的部分圖案的示意圖。
圖5A為本發(fā)明方法于圖4所示光罩布局圖加入輔助圖案的示意圖。
圖5B為圖5A所示光罩布局圖曝光后的虛影強(qiáng)度曲線圖。
圖6為另一光罩布局圖的部分圖案的示意圖。
圖7與圖8為本發(fā)明方法應(yīng)用于圖6所示光罩布局圖的示意圖。
符號說明10 光刻系統(tǒng) 12 掃瞄機(jī)14 光源 16 第一透鏡18、18a 孔徑盤18b孔徑圖案18c 中心點(diǎn)18d支距20 第二透鏡 22 光罩24 晶圓 26 曝光區(qū)域50 光罩布局圖52a、52b、52c 直線圖案
54、56、58、60 輔助圖案54a、56a 幾何圖案100 光罩布局圖 100’ 修正后光罩布局圖102a第一直線圖案102b 第二直線圖案102c第三直線圖案102d 第四直線圖案104、106、108 散射條 110、112 輔助圖案110a、112a 幾何圖案具體實(shí)施方式
請參考圖3，圖3為Quasar 90照光所使用孔徑盤18a的示意圖?？讖奖P18a表面包含有四孔徑圖案18b，呈四輻狀分布在圓盤狀的孔徑盤18a邊緣，此種孔徑圖案的配置稱為「Quasar」。為便于說明，圓盤狀孔徑盤18a定義有一中心點(diǎn)(center point)18c以及通過中心點(diǎn)18c的水平軸X和垂直軸Y，而中心點(diǎn)18c至孔徑圖案18b的距離借由一支距18d來定義。如圖3所示，支距18d與水平軸X所夾角度為90度，因此當(dāng)使用孔徑盤18a于掃瞄機(jī)12時，即是在光刻工藝中使用了Quasar 90照光作為曝光光源。同樣地，若支距18d與水平軸X夾角為45度，則使用所述種孔徑盤18a的光源稱為Quasar 45照光。由于本發(fā)明方法是針對使用Quasar 90照光而在光罩圖案密集(dense)與半密集區(qū)(semi-dense)所產(chǎn)生的禁止間距問題作改善，因此以下實(shí)施例皆以使用Quasar 90照光的情形來說明。
請參考圖4，圖4為一光罩布局圖50的部分圖案的示意圖，光罩布局圖50是應(yīng)用于如圖3所示的Quasar 90照光中。如圖4所示，光罩布局圖50包含有多條互相平行的直線圖案，在圖3中僅繪出第一直線圖案52a、第二直線圖案52b以及第三直線圖案52c。如圖3所示，第一、第二以及第三直線圖案52a、52b、52c的線寬L約為90nm，而線距S約為220nm。由前文可知，若將光罩布局圖50置于Quasar 90照光下進(jìn)行光刻工藝，會產(chǎn)生禁止間距的問題。
請參考圖5A，圖5A為本發(fā)明方法于圖4所示光罩布局圖50加入輔助圖案的示意圖。如圖5A所示，為了改善光罩布局圖50在光刻工藝中的分辨率，于直線圖案52a、52b、52c分別加入多個輔助圖案54、56、58、60，且每一輔助圖案54、56、58、60均包含有多個幾何圖案，沿著平行于直線圖案52a、52b、52c的方向排列。以輔助圖案54為例，其包含多個呈正方形且大小相同的幾何圖案54a，沿著平行于直線圖案52a的方向排列，且彼此間距相等。同樣地，在第一直線圖案52a與第二直線圖案52b之間的另一條輔助圖案56亦包含有多個大小相同的正方形幾何圖案56a，而第二直線圖案52b與第三直線圖案52c之間的輔助圖案58、60亦然。
值得注意的是，加入輔助圖案54、56、58、60的原則在于使任兩條直線圖案(例如直線圖案52a、52b)間的輔助圖案(例如輔助圖案54與56)能將所述兩條直線圖案間的線距等分，且各輔助圖案間的線距約略等于各輔助圖案的寬度，例如輔助圖案54、56間的線距S2約略等于輔助圖案54、56的寬度L1、L2，即幾何圖案54a或幾何圖案56a的邊長。依據(jù)以上原則，可使第一、第二、第三直線圖案52a、52b、52c之間的光罩布局圖呈一周期性排列。在本實(shí)施例中，照明光源的波長為248nm，再配合其它進(jìn)行光刻工藝時的參數(shù)，設(shè)計(jì)幾何圖案54a與56a的邊長為40nm×40nm，并等分第一直線圖案52a與第二直線圖案52b的線距，使輔助圖案54與第一直線圖案52a的線距S1、輔助圖案54與輔助圖案56的線距S2以及輔助圖案56與第二直線圖案52b的線距S3約略相等。
請參考圖5B，圖5B為圖5A所示光罩布局圖50曝光后的虛影強(qiáng)度(aerial image intensity)曲線圖。以直線圖案52b為水平位置原點(diǎn)來看，在加入輔助圖案54、56、58、60后，可以提高直線圖案52b至其兩旁直線圖案52a、52c之間的虛影強(qiáng)度曲線斜率，即提高虛影對比(aerial imagecontrast)，能夠改善此處圖案被光刻至光阻層上的分辨率，使NILS值從1.15提高到2.5，避免傳統(tǒng)禁止間距的問題。
請參考圖6，圖6為另一光罩布局圖100的部分圖案的示意圖。如圖6所示，光罩布局圖100包含有互相平行的一第一直線圖案102a、一第二直線圖案102b、一第三直線圖案102c以及一第四直線圖案102d，其中，第一、第二及一第三直線圖案102a、102b、102c為密集區(qū)或半密集區(qū)，線寬L約為90nm，線距S約為180nm，而第四直線圖案102d屬于疏離(iso)區(qū)，與其兩旁直線圖案的線距S’大于700nm。同樣地，如前所述，當(dāng)光罩布局圖100應(yīng)用于Quasar 90偏軸照光時，在第一、第二及一第三直線圖案102a、102b、102c處會發(fā)生禁止間距的問題。此外，在傳統(tǒng)光刻工藝中，屬于疏離區(qū)的第四直線圖案102d也會有分辨率較差以及與密集區(qū)的共同工藝寬裕度(process window)較小的問題。因此，為改善上述問題，可應(yīng)用本發(fā)明方法并配合光學(xué)接近修正方法，以避免禁止間距并提高共同工藝寬裕度。
請參考圖7與圖8，圖7與圖8為本發(fā)明方法應(yīng)用于圖6所示光罩布局圖100的示意圖。首先，先執(zhí)行一光學(xué)接近修正程序，例如一基準(zhǔn)式(rule-based)光學(xué)接近修正或一仿真式(model-based)光學(xué)接近修正，以改善原始光罩布局圖100在曝光時因光學(xué)接近效應(yīng)而產(chǎn)生的圖案轉(zhuǎn)移偏差。如圖7所示，進(jìn)行光學(xué)接近修正改善疏離區(qū)圖案分辨率時，于第四直線圖案102d兩側(cè)加入了多條散射條(scattering bar)104、106，并于第三直線圖案102c的一側(cè)加入一散射條108，以得到一修正后光罩布局圖100’。
接著，如圖8所示，在會發(fā)生禁止間距問題的第一、第二以及第三直線圖案102a、102b、102c之間分別加入一輔助圖案110與112，其中各輔助圖案110、112皆包含有多個具有相同大小的幾何圖案110a、112a，沿著平行于第一直線圖案102a的方向呈直線排列。在本實(shí)施例中，由于第一、第二以及第三直線圖案102a、102b、102c的線距S較小，因此在第一直線圖案102a與第二直線圖案102b之間僅加入一輔助圖案110，而第三直線圖案102c與第二直線圖案102b之間也只加入一輔助圖案112。為了使第一、第二以及第三直線圖案102a、102b、102c兩側(cè)的線距約略成周期性排列，必須使各輔助圖案110、112將線距S等分。以輔助圖案110為例，其線寬L1約略等于輔助圖案110與兩側(cè)第一、第二直線圖案102a、102b的線距S1、S2。
在完成輔助圖案110、112的設(shè)置后，修正后光罩布局圖100’便可輸出制作成光罩，使用于Quasar 90照光的光刻系統(tǒng)中，可以同時兼顧使用Quasar 90提高數(shù)組臨界尺寸的優(yōu)點(diǎn)，也可提高Quasar 90照光的NILS值，避免產(chǎn)生禁止間距。
本發(fā)明提高曝光直線NILS方法是應(yīng)用于Quasar 90照光的光刻工藝中，可適用于不同波長的光源以及掃瞄機(jī)的透鏡，惟加入輔助圖案的原則在于將所述等輔助圖案的幾何圖案等分各直線圖案間的線距，以使會發(fā)生禁止間距的直線圖案之間因?yàn)榧尤胼o助圖案而呈現(xiàn)周期性排列，以提高曝光直線的NILS的效果。然而，加入任二條直線圖案間的輔助圖案的數(shù)目以及輔助圖案的大小與寬度系依據(jù)Quasar 90照光的波長、掃瞄機(jī)中透鏡的數(shù)值孔徑(numerical aperture，NA)以及所述二條直線圖案的線距而決定，例如，當(dāng)使用波長較小的光源時，輔助圖案所包含的多個幾何圖案邊長也需相應(yīng)變小，以輔助圖案不會一并被光刻至晶圓光阻層上為原則。因此，借由調(diào)整二直線圖案中加入的輔助圖案的數(shù)目、寬度以及線距，便可最佳化直線圖案的NILS值。依據(jù)本發(fā)明方法，NILS值最佳可達(dá)到2.5。
相較于傳統(tǒng)技術(shù)，本發(fā)明提高曝光直線的NILS的方法是利用在光罩布局圖中加入輔助圖案，以改善曝光圖案的虛影對比以及提高NILS值，避免傳統(tǒng)因使用Quasar 90照光而產(chǎn)生的禁止間距問題。因此，利用本發(fā)明方法，可以不需更換曝光機(jī)臺或其內(nèi)部組件，便可有效改善光刻工藝的分辨率，節(jié)省更新機(jī)臺的成本。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明精神所做的均等變化與修飾，均應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種提高曝光直線的標(biāo)準(zhǔn)影像對數(shù)斜率的方法，所述方法包含有提供一光罩布局圖，其應(yīng)用于一Quasar 90照光中，且所述光罩布局圖包含有至少一第一直線圖案以及平行于所述第一直線圖案的一第二直線圖案；以及在所述第一直線圖案以及所述第二直線圖案之間加入一第一輔助圖案，所述第一輔助圖案包含有多個具有相同大小的幾何圖案，沿一第一直線方向排列，所述第一直線方向平行于所述第一直線圖案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一輔助圖案等分所述第一以及第二直線圖案的線距。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述等幾何圖案為正方形圖案。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述等正方形圖案的邊長與所述第一輔助圖案距離所述第一以及第二直線圖案的線距約略相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述方法還包含有在所述第一直線圖案以及所述第一輔助圖案之間加入一第二輔助圖案，所述第二輔助圖案包含有多個具有相同大小的幾何圖案，沿一第二直線方向排列，所述第二直線方向平行于所述第一直線圖案。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述第二輔助圖案與所述第一輔助圖案、所述第一直線圖案的線距均約略相等于所述第一輔助圖案與所述第二直線圖案的線距。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述方法還包含有進(jìn)行一光學(xué)接近修正，以得到一修正后的光罩布局圖，再進(jìn)行將所述第一輔助圖案加入所述修正后的光罩布局圖中的步驟。
8.一種提高曝光直線的標(biāo)準(zhǔn)影像對數(shù)斜率的方法，所述方法包含有提供一光罩布局圖，其是應(yīng)用于一Quasar 90照光中，且所述光罩布局圖包含有多個互相平行的直線圖案；以及在所述等直線圖案之間加入多個輔助圖案，每一所述輔助圖案包含有多個具有相同大小的幾何圖案，沿著平行于所述等直線圖案的方向排列，且任二個所述直線圖案間的所述等輔助圖案將所述二直線圖案的線距約略等分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中加入任二個所述直線圖案間的輔助圖案數(shù)目是依據(jù)所述二個直線圖案的線距而決定。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中加入任二個所述直線圖案間的輔助圖案數(shù)目及寬度是依據(jù)Quasar 90照光的一透鏡的數(shù)值孔徑而決定。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述等輔助圖案的寬度是依據(jù)所述Quasar 90照光的波長而決定。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述Quasar 90照光的波長為248納米(nm)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述等直線圖案的NILS可提高至2.5以上。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述等直線圖案的線距約為180-250納米。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述等直線圖案的線寬約為90納米。
16.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述等幾何圖案為正方形圖案。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述等正方形圖案的邊長約略等于所述等直線圖案與其鄰近的所述輔助圖案的線距。
18.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述方法還包含有進(jìn)行一光學(xué)接近修正，以得到一修正后的光罩布局圖，再進(jìn)行將所述等輔助圖案加入至所述修正后的光罩布局圖中的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高曝光直線的標(biāo)準(zhǔn)影像對數(shù)斜率的方法，所述方法包含有提供一光罩布局圖，其應(yīng)用于一Quasar 90照光中，且所述光罩布局圖包含有至少一第一直線圖案與平行于所述第一直線圖案的一第二直線圖案，以及于所述第一直線圖案與所述第二直線圖案之間加入一第一輔助圖案，其中所述第一輔助圖案包含有多個具有相同大小的幾何圖案，沿一第一直線方向排列，且所述第一直線方向平行于所述第一直線圖案。
文檔編號G03F7/20GK1673867SQ200410031219
公開日2005年9月28日 申請日期2004年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月26日
發(fā)明者吳元薰 申請人:南亞科技股份有限公司