專利名稱：光掩模設(shè)計方法以及使用光掩模制造半導體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造半導體器件時的光學鄰近修正。
背景技術(shù)：
近年來半導體制造技術(shù)的進步已經(jīng)允許制造具有50納米或者更小 的最小制作尺寸的半導體。因為諸如掩模處理技術(shù)、光刻技術(shù)以及蝕 刻技術(shù)的精細圖案化技術(shù)的進步，這樣的微縮已經(jīng)變?yōu)榭赡?。當曝?裝置使用i線或者g線，并且圖案大小充分大于曝光光線的波長時，可 以通過借助于使用電子束光刻對掩模直接轉(zhuǎn)移而在晶片上形成LSI圖 案，進一步通過投影光學系統(tǒng)在晶片上轉(zhuǎn)移掩模圖案，以及蝕刻晶片 來在晶片上形成基本忠實于原始LSI圖案的圖案。
然而，伴隨著圖案微縮的是，在每個處理中都難以忠實地轉(zhuǎn)移/形 成圖案。因此，出現(xiàn)以下問題，即LSI圖案的原始特征尺寸(Critical Dimension, CD)不能被再現(xiàn)為最終的特征尺寸(CD)。具體地，在 對更精細制作最重要的光刻和蝕刻處理中，所需圖案的尺寸精度(CD 精度)主要受到在將要形成的所需圖案周圍布置的其它圖案的版圖的 影響。
因此，為了抑制這種變化，采用了光學鄰近修正(OPC)技術(shù)， 其中，對變化嚴重的掩模圖案的邊緣或者轉(zhuǎn)角部分進行初步變形使得 制作后的尺寸能夠得到期望的值。在該技術(shù)中，通過基本地切割原始 圖案的邊，并且精密地移動切割的邊，使顯影之后的圖案再現(xiàn)原始圖 案。特別地，在日本專利No. 3,343,246中，原始圖案被切割，在每個 切割的部分中插入兩個尖端，并且在兩個尖端之間產(chǎn)生線段。因而， 在沒有產(chǎn)生線段未連接到另一線段的情況下，移動切割的邊。在基于規(guī)則的OPC中，根據(jù)被稱為查找表的表來確定移動量；而在基于模型 的OPC中，根據(jù)顯影(或光學)仿真，S卩，根據(jù)反復試驗來遞歸地確
定移動量o
在傳統(tǒng)的基于模型的OPC中，在平面上的所有圖案都被分解為具
有水平邊和垂直邊的矩形。如果沒有傾斜邊的組件，則傳統(tǒng)的基于模
型的OPC的可應(yīng)用性好。在基于模型的OPC中，通過與邊的線段的方
向垂直來特征化用于修正的待移動的一邊的移動方向。s卩，待修正的
圖案被設(shè)置在具有x和y軸的正交坐標系中，并且如果該邊的線段平 行于x軸，那么移動方向就平行于y軸，而如果該邊的線段平行于y 軸，那么移動方向平行于x軸。因此，如果圖案包括平行于正交坐標 系的任何一個坐標軸的邊時，易于線性地預測和修正在所需位置和計 算位置之間的邊的位移量。
特別地，假設(shè)掩模誤差增強因子(MEEF)由A表示，在y方向 的線段定位在x0處，并且邊的顯影位置被平移到X0。當原始邊的位 置被改變?yōu)閤0士dx時，通過線性預測，顯影位置可以預測為X0土dx XA。當顯示圖案(graphic pattern)復雜時，A值是未知的。然而，如 果使用該線性，以及假設(shè)xl=x0+dx0和相應(yīng)的顯影位置為Xl=X0+dx0 XA， A=(Xl-X0)/dx0=(Xl-X0)/(xl-x0)?？梢怨烙嫷氖菨M足x0=X0+dxl XA的dxl為dxl=(x0-X0)X(xl-x0)/ (X1-X0)。
然而，當具有傾斜邊的傾斜顯示圖案出現(xiàn)時會產(chǎn)生問題?？紤]到 待生產(chǎn)的LSI電路版圖，傾斜線通常實現(xiàn)最短的距離，并且如果該傾 斜線被允許，則有利于設(shè)計。在該情況下，在OPC計算中會產(chǎn)生兩個 問題。
第一個問題是傾斜顯示圖案的傾斜邊的方向和其的移動方向不彼 此正交，使得每一邊的修正量是不同的，導致了難以線性預測。與此 問題結(jié)合，在日本專利申請公布(JP-P2005-84280A)中描述的技術(shù)涉及基于規(guī)則的OPC，并且傾斜顯示圖案和水平/垂直顯示圖案被彼此區(qū) 分開，邊的移動量為每個顯示圖案而改變。這意味著即使在沒有修改
的情況下用基于模型的OPC來代替基于規(guī)則的OPC，在傾斜顯示圖案
和水平/垂直顯示圖案之間的修正量也應(yīng)該是不同的。在該方法中，根 據(jù)條件，會在掩模的生產(chǎn)中產(chǎn)生不規(guī)則圖案的缺陷。
同樣，在日本專利申請公布(JP-P2001-281836A)中描述了與基 于規(guī)則的OPC的傾斜圖案修正有關(guān)的技術(shù)。在該技術(shù)中，傾斜顯示圖 案被旋轉(zhuǎn)一次，使得其邊被水平地/垂直地定向，并且進行與修正水平/ 垂直顯示圖案的情況相同的基于規(guī)則的OPC，并且然后修正的顯示圖 案被逆旋轉(zhuǎn)以具有原始的傾斜邊。然而，如果將其應(yīng)用到要重復反復 試驗的基于模型的OPC，則旋轉(zhuǎn)和逆旋轉(zhuǎn)被重復很多次，并因此計算 是費時的。
第二個問題是，在某些地方傾斜線必然與垂直或水平線相交，并 且這些線形成了銳角部分。對這種銳角部分，光學鄰近修正(OPC)的 效率更低，并因此減少了用于生產(chǎn)掩模的電子束光刻的生產(chǎn)能力。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種光掩模的設(shè)計方法，在所述方法中，計算 容易，并且可以處理傾斜圖案。
在本發(fā)明的一方面中，通過以下步驟實現(xiàn)光掩模的設(shè)計方法將 作為顯影仿真目標的顯示圖案分割成多個子顯示圖案，所述多個子顯 示圖案分別被指定有彼此不正交的多個正交坐標系；以及通過在與被 指定給子顯示圖案的正交坐標系的坐標軸平行的方向上移動子顯示圖 案的邊，來對多個子顯示圖案中的每個執(zhí)行基于模型的OPC (光學鄰 近修正)。
在本發(fā)明的另一發(fā)明中，通過以下步驟實現(xiàn)半導體器件的制造方法設(shè)計光掩模以產(chǎn)生光掩模數(shù)據(jù)；基于光掩模數(shù)據(jù)來生產(chǎn)光掩模；
以及通過使用光掩模來制造半導體器件。在此，通過以下步驟實現(xiàn)設(shè)
計步驟將作為顯影仿真目標的顯示圖案分割為多個子顯示圖案，該 子顯示圖案分別被指定有彼此不正交的多個正交坐標系；以及通過在
與被指定到子顯示圖案的正交坐標系的坐標軸平行的方向上移動子顯
示圖案的邊，來對多個子顯示圖案中的每個執(zhí)行基于模型的OPC (光
學鄰近修正')。
本發(fā)明提供一種光掩模設(shè)計方法，在該設(shè)計方法中，能夠?qū)⒏呔?br> 度的基于模型的OPC應(yīng)用到包括傾斜顯示圖案的顯示圖案上。


結(jié)合附圖，從某些實施例的以下描述中，本發(fā)明的以上或者其他 目的、優(yōu)點和特征將變得更加明顯，其中
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一、第二以及第三實施例的掩模設(shè)計
方法的流程的流程圖2是示出第一實施例中的掩模設(shè)計方法的圖； 圖3是示出第二實施例中的掩模設(shè)計方法的圖；以及
圖4是示出第三實施例中的掩模設(shè)計方法的圖。
具體實施例方式
在下文中，將參考附圖對本發(fā)明進行描述。應(yīng)該注意到，在所有 的附圖中，相同和相似的組件被指定有相同和相似的符號，并且適當 地省略了對其的描述。
在以下的描述中，通過計算機來執(zhí)行操作。計算機包括處理部件、 輸入單元、輸出單元以及存儲單元(都未示出)。g卩，以下將描述的
描述設(shè)計過程的軟件以及進行OPC的設(shè)計數(shù)據(jù)被存儲在存儲單元中。
處理部件讀取并執(zhí)行從記錄介質(zhì)加載到存儲單元中的軟件，并且根據(jù)
下面過程，將關(guān)于設(shè)計數(shù)據(jù)的OPC結(jié)果輸出到輸出單元。[第一實施例]
圖1是說明根據(jù)本發(fā)明第一實施例的掩模設(shè)計流程圖。特別地， 圖1說明從圖案設(shè)計準備到OPC圖案輸出的處理步驟。圖2是示出第 一實施例中的掩模設(shè)計方法的圖。
首先，在電路設(shè)計之后，開始圖案設(shè)計(步驟S1)。假設(shè)原始圖 案被布置在單個層上，并且具有局部顯示圖案1-1和1-2。該層提供有 第一兩維正交坐標系(x， y)。然后，局部顯示圖案1-1的每個邊與x 軸(垂直于y軸)或y軸(垂直于x軸)平行，并且顯示圖案1-1被移 動到第一子層2-1上，該第一子層2-1被分配有與第一正交坐標系相同 的正交坐標系，并且檢查局部顯示圖案1-1的線段的外線(outerline) 是否是封閉的。
隨后，在原始層的原始圖案1中確定局部顯示圖案1-2的傾斜邊 的傾斜線(傾斜于第一正交坐標系的坐標軸)，并且考慮每個傾斜線 的方向和在與傾斜線的方向正交的方向上的坐標(ul， vl)。局部顯 示圖案1-2的每個邊與ul軸(垂直于vl軸)或vl軸(垂直于ul軸) 平行，并且將局部顯示圖案l-2移動到第二子層2-2上。對所有的傾斜 線重復該操作。將原始圖案1在正交坐標系上分割為局部顯示圖案。 假設(shè)，n是表示給定的正交坐標系數(shù)目的整數(shù)。每個局部顯示圖案的每
個邊平行于Un軸(與、軸正交)或者 軸(與Un軸正交)，并且將
局部顯示圖案移動到第n-l子層上。以此方式，原始圖案(子顯示圖案)
l的局部顯示圖案l-l、 l-2被分配多個正交坐標系(步驟S2)。結(jié)果，
多個局部顯示圖案中的每個僅僅由以下所述的各個邊形成，其中每個 邊與提供給子顯示圖案所屬的子層的正交坐標系的坐標軸平行或者正交。
在多個正交坐標系中的每個局部顯示圖案具有共同的原點，從該 原點獲得分別針對局部顯示圖案的正交坐標系，并且因此可以在合成中精確地疊置所有的局部顯示圖案。在以上描述中，局部顯示圖案從 層移動到低級別的子層。然而，即使局部顯示圖案從層移動到相同級 別的層時，也是一樣的。
隨后，為了執(zhí)行OPC，確定在其上執(zhí)行顯影仿真的小區(qū)域((X，
y)坐標)，以開始為執(zhí)行OPC做準備(步驟S3)。小區(qū)域的大小被 稱為Ambit (界限)等等，并且小區(qū)域的大小取決于設(shè)計規(guī)則。例如， 根據(jù)90納米的規(guī)則，正方形圖案的區(qū)域具有大約25納米的邊。
在此，切割每個正交坐標系中的每個邊。每個正交坐標系被分配 給子層(或者與多個正交坐標系中的每個相對應(yīng)的層)，并且因此對 在被設(shè)置為主層的第一坐標系((x， y)坐標)中確定的小區(qū)域上疊 置的圖案進行邊切割，以獲得切割的邊4-l和4-2 (步驟S4)。
通過顯影仿真，在疊置第一到第n-l子層(或者與多個正交坐標 系相對應(yīng)的層)的狀態(tài)中，形成顯影的圖案(步驟S5)。
基于程序可以確定是否為了修正而待移動的線段在屬于其他正交 坐標系的局部顯示圖案內(nèi)部或者外部，或者被局部地疊置。當線段被 局部地疊置時，還可以確定線段疊置了多少，雖然這將花費時間來執(zhí) 行計算處理。因此，根據(jù)以下規(guī)則，規(guī)定在小區(qū)域中的可移動的邊(步 驟S6)。
規(guī)則(1):如果邊不處于屬于另一正交坐標系的局部顯示圖案的 內(nèi)部，則其可以移動。
規(guī)則(2):如果邊完全處于屬于另一正交坐標系中的顯示圖案的 內(nèi)部，則其不可以移動。
關(guān)于以下規(guī)則(3) -l和(3) -2，排他性地應(yīng)用其中的任何一個。規(guī)則(3) -1:當邊局部地處于屬于另一正交坐標系中的顯示圖案 的內(nèi)部時，其被固定成可移動的圖案或者不可移動的圖案(處理l)。
規(guī)則(3) -2:當邊局部地處于屬于另一正交坐標系中的顯示圖案 的內(nèi)部時，計算該邊相應(yīng)的覆蓋比，并且將比值與預定的閾值比較以 確定是否該邊是可移動的或者是不可移動的(處理2)。
獲得在通過顯影仿真而獲得的圖案和預定理想圖案(通常地，原 始圖案)之間的差來作為每個邊的位移量，并且獲得位移邊恢復到理 想圖案的位置所需的位移量來作為修正量。此時，在與邊的長度方向 正交的方向上位移該邊。因此，該邊的位移方向取決于每個顯示圖案 所屬的正交坐標系。確定位移方向，并且還自動確定位移量(步驟S7)。
檢查是否所有計算的邊的位移量都處于允許的范圍內(nèi)(步驟S8)。
一開始，很不可能所有的邊的位移量都處于允許的范圍內(nèi)(步驟S8:
N)，并且因此，順序地移動邊以便使位移量最小化(步驟S9)。
針對各自顯示圖案所屬的每個正角坐標系，即，為第一到第n-l 子層(與多個正交坐標系相對應(yīng)的層)中的每一個，基于在步驟7中 獲得的邊的位移方向和位移量來移動該邊；并且因此獲得在位移后的 切割的邊5-l和5-2 (步驟SIO)。流程返回到步驟S5，然后對所有的 局部顯示圖案重復步驟S5到S8。
如果所有計算的邊的移動量都處于允許的范圍內(nèi)(步驟S8: Y)， 那么流程行進到下一個步驟。當基于循環(huán)次數(shù)來提供限制時，當滿足 限制時流程跳出循環(huán)。
在小區(qū)域中的計算完成之后(步驟Sll)，合成多個獲得的局部 顯示圖案。然后，在小區(qū)域中，檢測形成的銳角部分。通過在銳角部分上疊置補丁 (patch)來修正合成的顯示圖案(步驟S12)。補丁具 有不引起生產(chǎn)率下降或者不引起生產(chǎn)成本增加或者電子束光刻掩模的 測試成本增加的范圍內(nèi)的高度。小補丁是包括輪廓線并且不具有銳角 的顯示圖案，并且在圖2的示例中為矩形。因為將要通過顯影填充的 銳角部分會發(fā)生變形，所以即使修補了銳角部分，也在顯影之后對圖 案的影響小。因而，在通過電子束光刻生產(chǎn)掩模時以及在測試時不需 要增加精度。
以此方式，完成在小區(qū)域中的OPC (步驟S13)。當在分割的小 區(qū)域中的OPC完成時，計算被完成。將作為OPC應(yīng)用結(jié)果的OPC圖 案被作為文件輸出到存儲單元中(未示出)(步驟S14)。
在第一實施例中，根據(jù)需要，選擇性地將錘頭圖案添加到在被分 配局部顯示圖案的正交坐標系上的局部顯示圖案的每個端部。
基于輸出的OPC圖案來產(chǎn)生光掩模。將抗蝕劑膜涂敷在用于形成 諸如晶體管的元件的襯底上，并且通過使用光掩模來使其曝光以形成 抗蝕劑圖案。通過使用抗蝕劑圖案來作為掩模，執(zhí)行蝕刻。重復以上 處理，并且形成元件。
以此方式，即使傾斜線相對于彼此被包括，也可以以高精度執(zhí)行 OPC，并且因此可以獲得與其設(shè)計接近的半導體器件。
根據(jù)本發(fā)明第二實施例的掩模生產(chǎn)流程與圖1中的相同。因此， 掩模生產(chǎn)流程的描述也相同。參考圖3，將描述與圖2中處理步驟不同 的處理步驟。在設(shè)計中，為在第一坐標系(x， y)中具有兩個傾斜邊 的傾斜顯示圖案，首先提供圖案(錘頭)，以防止在局部顯示圖案的 端部的顯影圖案向后縮。錘頭圖案具有與第一正交坐標系(x， y)的 坐標軸中的任一個平行的邊。在執(zhí)行OPC之后，利用包括在子層上的傾斜顯示圖案的局部顯示圖案來合成包括在子層上的端部的局部顯示 圖案。因而，傾斜圖案的端部的圖案消失，以抑制在生產(chǎn)電子束光刻 掩模時光刻生產(chǎn)能力的下降。而且，在掩模的生產(chǎn)中，將傾斜顯示圖 案分割成小矩形圖案，并且對每個小矩形圖案執(zhí)行電子束光刻。因此， 根據(jù)具有與X_y坐標系的坐標軸中的任何一個平行的邊的矩形來形成 通過OPC而待修正(或添加)的圖案，并且由此可以實現(xiàn)時間的節(jié)省 和成本的降低。
根據(jù)本發(fā)明第三實施例的掩模生產(chǎn)流程與圖1的相同。因此，掩 模生產(chǎn)流程的描述也是相同的。參考圖4，與第三實施例相似，首先提 供圖案(錘頭)，以防止在局部顯示圖案的端部的顯影圖案向后縮。
該錘頭圖案由與第一正交坐標系(x， y)的坐標軸中的任一個平行的
邊來形成。
然而，在圖4中，傾斜顯示圖案的寬度寬，并且當使用沒有修改
的傾斜矩形時，端部從錘頭圖案中突出。如傳統(tǒng)的情況，如果端部被 傾斜地切割為容納在錘頭中，則不能應(yīng)用本發(fā)明。
為了避免該問題，將具有大寬度的傾斜顯示圖案分割成多個具有 小寬度的矩形。多個矩形區(qū)域共同地具有在其的端部處的臺階，使得 端部不從錘頭圖案中突出。多個矩形區(qū)域的輪廓線與傾斜顯示圖案的
輪廓線平行或正交。因此，其與第n正交坐標系的坐標軸平行或正交， 所述第n正交坐標系被提供給傾斜顯示圖案所屬的第n子層。假設(shè)多 個矩形區(qū)域的公共邊是不可移動的。因而，可以將傾斜顯示圖案完全 地分配多個正交坐標系。在該圖案中，沒有形成原始的銳角部分，使 得不需要在最后利用矩形補丁來填充銳角部分，并且因此計算時間可 以縮短那么多。
雖然以上已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的幾個實施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，這些實施例僅僅是為了說明本發(fā)明而提供的， 并且不應(yīng)依靠其以限制性的意義來解釋所附的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)計光掩模的方法，包括將作為顯影仿真目標的顯示圖案分割成多個子顯示圖案，所述多個子顯示圖案分別被指定多個正交坐標系，所述多個正交坐標系彼此不正交；以及通過在與被指定給所述子顯示圖案的正交坐標系的坐標軸相平行的方向上移動所述子顯示圖案的各邊，來對所述多個子顯示圖案中的每個執(zhí)行基于模型的OPC(光學鄰近修正)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述分割包括 選取所述顯示圖案的每個邊的伸展方向；以及將所述顯示圖案分割成所述多個子顯示圖案，所述多個子顯示圖 案中的每個具有與所述被指定的正交坐標系的所述坐標軸相平行的各邊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，進一步包括 在執(zhí)行所述基于模型的OPC之后，檢測通過將多個OPC子顯示圖案合成所獲得的修正后的顯示圖案的各邊中的兩個之間的銳角部 分；以及對于所述檢測到的銳角部分，利用補丁圖案來對所述修正后的顯 示圖案進行修正。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，進一步包括 在對所述多個子顯示圖案執(zhí)行所述基于模型的OPC之后，將終端部分選擇性地添加到所述多個OPC子顯示圖案中的每個OPC子顯示圖 案的每個端部，使得所述終端部分具有與被指定給所述子顯示圖案的 正交坐標系的坐標軸相平行的平行邊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，進一步包括將一個子顯示圖案分割為多個矩形圖案，以使得對所述多個矩形圖案中的每個執(zhí)行所述opc，其中所述一個子顯示圖案具有傾斜于被指定給所述顯示圖案的所述正交坐標系的所述坐標軸的各平行邊。
6. —種制造半導體器件的方法，包括-設(shè)計光掩模，以產(chǎn)生光掩模數(shù)據(jù)； 基于所述光掩模數(shù)據(jù)來生產(chǎn)光掩模；以及 通過使用所述光掩模來制造半導體器件， 其中，所述設(shè)計步驟包括將作為顯影仿真目標的顯示圖案分割成多個子顯示圖案，所述多 個子顯示圖案分別被指定多個正交坐標系，所述多個正交坐標系彼此 不正交；以及通過在與被指定給所述子顯示圖案的所述正交坐標系的坐標軸相 平行的方向上移動所述子顯示圖案的各邊，來對所述多個子顯示圖案 中的每個執(zhí)行基于模型的opc (光學鄰近修正)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述分割包括 選取所述顯示圖案的每個邊的伸展方向；以及 將所述顯示圖案分割成多個子顯示圖案，所述多個子顯示圖案中的每個具有與所述被指定的正交坐標系的坐標軸相平行的各邊。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中所述設(shè)計進一步包括 在執(zhí)行所述基于模型的opc之后，檢測通過合成多個opc子顯示圖案所獲得的修正后的顯示圖案的兩個邊之間的銳角部分；以及對于所述檢測到的銳角部分，利用補丁圖案來對所述修正后的顯 示圖案進行修正。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中所述設(shè)計進一步包括 在對所述多個子顯示圖案執(zhí)行所述基于模型的opc之后，將終端部分選擇性地添加到所述多個opc子顯示圖案中的每個opc子顯示圖案的每個端部，使得所述終端部分具有與被指定給所述子顯示圖案的 所述正交坐標系的所述坐標軸相平行的各平行邊。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述設(shè)計進一步包括 將一個子顯示圖案分割為多個矩形圖案，使得對所述多個矩形圖 案中的每個執(zhí)行所述OPC，其中所述一個子顯示圖案具有傾斜于被指 定給所述顯示圖案的正交坐標系的坐標軸的各平行邊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光掩模設(shè)計方法以及使用光掩模制造半導體器件的方法。在設(shè)計光掩模的方法中，作為顯影仿真目標的顯示圖案被分割成多個子顯示圖案，所述子顯示圖案被分別地指定有彼此不正交的多個正交坐標系。通過在與被指定給子顯示圖案的正交坐標系的坐標軸平行的方向上移動該子顯示圖案的邊，來對該多個子顯示圖案中的每個執(zhí)行基于模型的OPC(光學鄰近修正)。
文檔編號G03F1/68GK101526735SQ20091011826
公開日2009年9月9日 申請日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月3日
發(fā)明者川上幸也 申請人:恩益禧電子股份有限公司