專利名稱：制作互補(bǔ)圖形以使用自持式掩模給半導(dǎo)體芯片曝光的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將電路布圖分解為兩個(gè)互補(bǔ)圖形的方法，所說的圖形用在自持式掩模給半導(dǎo)體芯片曝光。
為制作增加了電氣元件數(shù)量的半導(dǎo)體芯片，必須使元件尺寸更小。例如，一種64兆位的存儲芯片要求其線寬約0.5微米。為滿足這些要求，使用X射、電子束和離子束發(fā)展了微圖印刷技術(shù)。
例如，1982年出版的“IBM Journal of Research and Development”第26卷第五冊中披露一種電子束接近式印刷機(jī)，該印刷機(jī)將自持式透光掩模的圖形投射在芯片上。
所說的自持式透光掩模在透明區(qū)有有形窗孔，由于這種結(jié)構(gòu)不能支承其中心區(qū)，因而要想僅用一個(gè)掩模加工成環(huán)形結(jié)構(gòu)是不可能的。這種所謂掩模型版問題，如上文和僅在內(nèi)部使用的“IBM Technical Report，TR28，120 of Feb.1981”中所述，通過用兩個(gè)互補(bǔ)掩模給芯片曝光來解決。
此解決辦法是將半導(dǎo)體芯片的布圖分割為許多區(qū)，這些區(qū)共用所說的兩個(gè)掩模，然后連續(xù)地用此兩個(gè)掩模給芯片曝光。
由于使用上述辦法要分割成許多區(qū)，這顯然太復(fù)雜，人工加工它也太費(fèi)時(shí)間，而且所說的兩個(gè)互補(bǔ)掩模經(jīng)常不能滿足使用要求，例如在掩模的機(jī)械牢固性方面。
為此，本發(fā)明的任務(wù)是建立一種把電路布圖分割為兩個(gè)互補(bǔ)圖形的方法，該方法可自動進(jìn)行，并考慮了所說掩模的實(shí)用要求。
此任務(wù)可按照將電路布圖分割為兩個(gè)互補(bǔ)圖形的方法來完成，該方法為所說的圖形用于給半導(dǎo)體芯片曝光的自持式掩模。
所說的布圖包括許多邊和角，這些邊和角在所說的掩模中包圍許多有窗孔或無窗孔的區(qū)域，所說方法的特征在于如下步驟確定所說布圖的延伸入所說的窗孔表示區(qū)域的所有的角作為內(nèi)角，所說布圖的延伸入非窗孔相應(yīng)區(qū)域的所有其它角是外角。
賦給一穩(wěn)定性數(shù)值給每個(gè)所說的內(nèi)角，該數(shù)值是所說內(nèi)角的相鄰邊的長度的函數(shù)，使每個(gè)所說的穩(wěn)定性數(shù)值同穩(wěn)定性極限函數(shù)比較，該函數(shù)取決于所說掩模的物理特性，通過提供從這些所說內(nèi)角的任一個(gè)引出到所說的一個(gè)邊的切割線把每個(gè)所說的窗孔表示區(qū)域分割為許多區(qū)，所說內(nèi)角是其賦給的穩(wěn)定性數(shù)值低于所說的穩(wěn)定性極限函數(shù)的內(nèi)角，通過交替地配置所說的各區(qū)，建立所說的兩個(gè)圖形。
所說的諸多方法中首先是測定此布圖的所有角，這些角延伸入所說掩模的窗孔表示區(qū)域，然后求得這些角的穩(wěn)定性基準(zhǔn)，因而僅不穩(wěn)定角被用以將所說的窗孔表示區(qū)域切割為許多區(qū)，隨后這許多區(qū)被交替地分布在所說的兩個(gè)掩模上。
這種方法可借助計(jì)算機(jī)分步自動地進(jìn)行。而且這種方法要考慮到互補(bǔ)掩模必須是機(jī)械上穩(wěn)定的。對這些掩模的實(shí)際使用來說，這是非常重要的要求。因此，本方法不用所有的角，而只用不穩(wěn)定的角將窗孔表示區(qū)域切割為許多區(qū)，當(dāng)使用計(jì)算機(jī)時(shí)，就取得了減少計(jì)算時(shí)間，特別是減少存儲容量的作用。
本發(fā)明還提供一種怎樣為延伸入窗孔表示區(qū)域的任何一種角求得穩(wěn)定性基準(zhǔn)的方便的方法。
其特征在于，其中所說的賦給所說的每個(gè)內(nèi)角一穩(wěn)定性數(shù)值的步驟對以任意序列排列成一行列的許多內(nèi)和外角來說包括確定所說行列的排列在其兩個(gè)方向并鄰近所說行列的最后內(nèi)角的兩個(gè)外角，從所說兩個(gè)外角的一個(gè)到另一個(gè)并包括所有所說的以前行列的外角建立一新的角的行列，所說的新的行列的所說的角用外部邊相聯(lián)接，重復(fù)所說的確定所說兩個(gè)外角和建立所說的新的角的行列的步驟，直到所說的新的行列不含內(nèi)角，和所說的外部邊和所說的新陣列的所說的角分別是給定的穩(wěn)定性數(shù)值的主要成分。
其特征在于其中所說的給所說的每個(gè)內(nèi)角以一穩(wěn)定性數(shù)值的步驟，對在兩個(gè)外角之間的一個(gè)或多個(gè)被一個(gè)接著一個(gè)地排成一行列的內(nèi)角來說包括如果在所說的兩外角之間僅排列一個(gè)內(nèi)角則將所說內(nèi)角的兩相鄰邊的長度相加求其和，或者，如果在所說的兩外角之間有許多內(nèi)角一個(gè)接一個(gè)地排成一行列，則將所說內(nèi)角的所有鄰近邊的所有長度相加求其和，
確定出所說的兩外角的距離，和用所說的和除所說的距離。
其特征在于當(dāng)所說的兩外角的距離增加時(shí)，所說的穩(wěn)定性極限函數(shù)增加。
本發(fā)明還提供一種如何將所說的窗孔表示區(qū)域切割為許多區(qū)而不形成在實(shí)用中有害的交叉切割線的方便的方法。
其特征在于其中分割每個(gè)所說的窗孔表示區(qū)域?yàn)樵S多區(qū)的步驟包括從所說的內(nèi)角任意一個(gè)到所說的一個(gè)邊分別繪制出相互成直角的切割線對，組配一個(gè)或多個(gè)分別包括所說的每個(gè)切割線對中的一條切割線并互不相交的切割線組，和選擇其所有切割線加起來總長度最短的那組切割線。
本發(fā)明也提供一種將實(shí)用中有害的大區(qū)分割成許多子區(qū)的方便的方法。
其特征在于其中分割每個(gè)所說的窗孔表示區(qū)域?yàn)樵S多區(qū)的步驟包括確定其表面積超過一給定數(shù)值的所有各區(qū)，和通過在所說各區(qū)的所說兩條切割線之間提供不與任意其他切割線相交的附加切割線，而將每個(gè)所說的區(qū)分割為子區(qū)。
為有助于掩模定位的所說的每一條切割線提供一種交疊。
其中分割每個(gè)所說的窗孔表示區(qū)域?yàn)樵S多區(qū)的步驟包括為每條所說的切割線提供一重疊部分，所說的重疊部分從所說各區(qū)中的一個(gè)鄰近所說的切割線部分延伸進(jìn)所說的另一個(gè)鄰近區(qū)。
其中所說的提供一重疊部分的步驟包括確定所說的重疊部分的寬度作為伴生的切割線的長度的函數(shù)。
本發(fā)明所說的方法，其特征還在于其中所說的建立所說的兩個(gè)圖形的步驟包括確定所有各區(qū)的數(shù)量或環(huán)繞窗孔的各區(qū)的數(shù)量，檢查所說的數(shù)量是否能被2除盡，和如果所說的數(shù)量不能被2除盡，提供一奇數(shù)的附加切割線。
本發(fā)明的上述的和其他的優(yōu)點(diǎn)將在下面參照附圖進(jìn)行說明，其中

圖1是具有多邊形布圖的常規(guī)掩模的頂視圖;
圖2a～2c示出將圖1所示布圖分割為許多區(qū)的步驟;
圖3a和3b是包括有圖2c的各區(qū)并與圖1所示的常規(guī)掩模相應(yīng)的兩互補(bǔ)掩模的頂視圖;
圖4是掩模的延伸入窗孔表示區(qū)域的六個(gè)不同角的頂視圖;
圖5是表示穩(wěn)定度極限值T和短的切割長度L之間相關(guān)關(guān)系圖;
圖6a和6b示出圖1所示的布圖分割為與圖2c不同的許多區(qū)的步驟;
圖7a和7b是包括有圖6b各區(qū)并與圖1所示的常規(guī)掩模相應(yīng)的兩互補(bǔ)掩模的頂視圖。
圖8是具有包括一種舌條形圖飾的多邊形布圖的常規(guī)掩模的頂視圖;
圖9a～9c示出圖8所示的布圖分割成許多部分的步驟;
圖10a和10b是包括有圖9c的各區(qū)并與圖8所示的常規(guī)掩模相應(yīng)的兩互補(bǔ)掩模的頂視圖;
圖11是具有包括一種曲折圖飾的多邊形布圖的常規(guī)掩模的頂視圖;
圖12a～12d示出圖11所示布圖分割為許多區(qū)的步驟;
圖13a和13b是包括圖12b的各部分并與圖11的常規(guī)掩模相應(yīng)的兩互補(bǔ)掩模的頂視圖;
圖14是具有包括一非支承內(nèi)部區(qū)域的多邊形布圖的常規(guī)掩模的頂視圖;
圖15a和15b示出與布圖分為許多區(qū)有關(guān)的檢查圖14的布圖的步驟;
圖16a和16b是包括按照圖15b所述各區(qū)并與圖14的常規(guī)掩模相應(yīng)的兩互補(bǔ)掩模的頂視圖。
圖17是具有包括一大窗孔表示區(qū)域的多邊形布圖的常規(guī)掩模的頂視圖;
圖18a和18b是與圖17的常規(guī)掩模相應(yīng)的并有一大區(qū)的兩互補(bǔ)掩模的頂視圖;
圖19和圖21示出圖17的布圖被分割成許多小區(qū)的步驟;
圖20a、20b和22a、22b分別是兩互補(bǔ)掩模的頂視圖，它們包括圖19和21的許多小區(qū)，這些小區(qū)與圖17的常規(guī)掩模相應(yīng)并且設(shè)有大區(qū)。
圖23a、23b和圖24a～24c以及圖25a、25b分別顯示出重疊兩互補(bǔ)掩模的一些區(qū)的不同方法。
圖1示出一種用來曝光半導(dǎo)體芯片的常規(guī)掩模。所謂“常規(guī)”意思是它不是利用按照本發(fā)明的分割的方法制作的。與此相比較圖3a和3b示出的是利用所說的分割方法加工出的兩個(gè)掩模。圖3a和3b兩塊掩模一起“相應(yīng)”于圖1所示的掩模，這意味著用圖3a和3b的掩模接連給芯片曝光和用圖1的掩模曝光芯片，其結(jié)果是一樣的。
圖1所示的掩模和圖3a及3b所示的掩模都是用硅制成。例如，厚度約3微米的硅。圖1中所示的掩模有一包括多邊形100的布圖，該多邊形圍出一個(gè)用H表示的有形窗孔。由圖1中的多邊形100所環(huán)圍出的窗孔表示區(qū)域H在圖3a和圖3b所示的掩模中被分割成幾個(gè)窗孔表示區(qū)。將利用圖2a～2c討論此分割方法。
圖2a示出多邊形100。它由許多角和邊組成。一些角延伸入圖1中用H標(biāo)示的窗孔表示區(qū)域。這些角稱做內(nèi)角，在圖2a中用數(shù)字102 103、104和105標(biāo)出。多邊形100中所有其它未延伸入窗孔表示區(qū)域H的角04做外角。
分割方法的第一步是確定圖2a中多邊形100的所有內(nèi)角102、103、104和105。此步驟示于圖2a中。
在圖2a所示的下一個(gè)步驟中，成對的切割線107、108、109和110被設(shè)計(jì)分別從所說的內(nèi)角102、103、104和105引到所說的一個(gè)邊。從所說的角102、103、104和105中的每個(gè)角都引出兩條相互正交的切割線。所有這些切割線107、108、109和110在多邊形100的窗孔相應(yīng)區(qū)域H內(nèi)有許多交叉點(diǎn)。
然后，組合成可能的切割線組，每一組分別包含每個(gè)成對的切割線107、108、109和110中的一條切割線并且是互不相交的。選出包括在這些切割線組中切割線總長最短的一組。具有所說的最短長度的切割線組示于圖2c中，其所包括的切割線用數(shù)碼112、113、114和115表示。
利用切割線112、113、114和115將窗孔表示區(qū)域H分割成幾個(gè)區(qū)。在下一個(gè)步驟中，這些區(qū)被分配給圖3a和3b中所示的兩個(gè)掩模，并將所說的這些區(qū)用數(shù)碼117、118、119、120和121標(biāo)示。117區(qū)由多邊形100的一部分和所說的切割線112來形成，118區(qū)也由多邊形100的一部分和切割線112、114和115來形成，如此等等。117、118、119、120和121各區(qū)交錯(cuò)地分配給所說的圖3a和3b的兩個(gè)掩模，其意思是指相鄰區(qū)分配給不同的掩模，117分配給圖3a所示的掩模，118區(qū)分配給圖3b所示的掩模。
圖3a和3b中所示掩模的所有的117、118、119、120和121各區(qū)都用H1來標(biāo)注。這是用以強(qiáng)調(diào)所說的所有各區(qū)在所說的兩個(gè)掩模中都表示有形窗孔。把所有這些圖3a和3b中的窗孔表示區(qū)域H1加起來就是圖1中的窗孔表示區(qū)域H。因此，圖3a和3b所示的兩個(gè)掩模就相當(dāng)于圖1所示的掩模。
為便于理解，在上述例子中未考慮機(jī)械穩(wěn)定性。此問題現(xiàn)在參照圖4～7來討論。
圖4中示出掩模的可能的內(nèi)角130、132、134、136、137、139、140、142和143的一些例子。由于所有這些內(nèi)角都延伸入有形窗孔范圍中，其每一個(gè)都有一機(jī)械穩(wěn)定性。這就意味著包括所說內(nèi)角的部分或多或少同掩模的其余部分保持平面。通常，掩模的所說的內(nèi)角延伸入窗孔相應(yīng)區(qū)域越多，其環(huán)繞部分象掩模的其余部分那樣是在同樣的平面就越少。
按照本發(fā)明，對任一所說的內(nèi)角來說，穩(wěn)定性數(shù)值S是已知的。此穩(wěn)定性數(shù)值S是短切割長度L和周長U的商S＝L/U。
如圖4所示，短切割長度是在內(nèi)角的兩邊上的最靠近的相鄰?fù)饨侵g的長度。內(nèi)角130和132兩邊上的短切割長度用虛線示出。在一些情況下，當(dāng)內(nèi)角以斜的方式延伸入窗孔表示區(qū)域時(shí)，內(nèi)角設(shè)有機(jī)械穩(wěn)定性，也就與穩(wěn)定性數(shù)值S無關(guān)，無需測量短切割長度L和周長U。這種情況與在圖4中所示的內(nèi)角134的情況一樣。當(dāng)在一陣列中有兩個(gè)或更多內(nèi)角時(shí)，短切割線長度L用在所說的陣列的兩邊上的緊相鄰的兩外角之間的距離來度量。這種情況在圖4中用虛線示出的就是內(nèi)角136、137、139、140和142、143的短切割長度。
也如圖4所示，周長U是從在所說內(nèi)角一邊上的緊鄰的外角到在所說內(nèi)角另一邊上的緊鄰?fù)饨堑拈L度。短切割長度L和周長S之間的差別是短切割長度L是所說的兩鄰近的外角之間的最短的長度，并且與任何邊無關(guān)，而周長U是沿所說的兩外角之間的邊的最長的長度。
對于內(nèi)角130、132和134來說，周長U如圖4所示由兩邊的長度組成。對于內(nèi)角136、137、139、140和142、143來說，它們總是兩個(gè)內(nèi)角排列在一排中，這時(shí)周長S也如圖4所示，分別由三條邊的長度組成。
圖5示出穩(wěn)定性極限函數(shù)T的曲線圖。此穩(wěn)定性極限函數(shù)T取決于短切割長度LT＝f(l)。圖5所示的直角坐標(biāo)的一個(gè)方向設(shè)定為所說的穩(wěn)定性數(shù)值T，另一方向?yàn)樗f的短切割長度L。由此曲線圖可見，在短切割長度O＜L＜L0(L0＝50微米)，穩(wěn)定性極限函數(shù)T為一常數(shù)，且S0＝0.3。S0＝0.3，L0＝50微米這兩數(shù)值已證明是有益的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值。短切割長度值大于L0＝50微米時(shí)，穩(wěn)定性極限函數(shù)T的數(shù)值增加。
所有的其穩(wěn)定數(shù)值S低于所說的穩(wěn)定性極限函數(shù)T的內(nèi)角都沒有機(jī)械穩(wěn)定性，而所有的其穩(wěn)定數(shù)值S高于所說的穩(wěn)定性極限函數(shù)T的內(nèi)角在機(jī)械上都是穩(wěn)定的。這就意味著所有在所有穩(wěn)定數(shù)值低于所說的函數(shù)T的S(S＜T)都屬于不穩(wěn)定內(nèi)角，所有在所有穩(wěn)定數(shù)值高于所說的函數(shù)TS(S＜T)，都屬于穩(wěn)定的內(nèi)角。
按照本發(fā)明，不是所有內(nèi)角都用來繪制和建立切割線，而僅用那些所說的不穩(wěn)定的內(nèi)角。所有的有機(jī)械穩(wěn)定性的內(nèi)角都不考慮。這可通過所說的內(nèi)角的穩(wěn)定數(shù)值S與穩(wěn)定性極限函數(shù)T的比較來確定。
例如，如果圖1和2a所示的掩模的內(nèi)角103和104是穩(wěn)定的，則僅用另外的不穩(wěn)定內(nèi)角102和105來建立切割線。
如圖6a所示，所說的另外的不穩(wěn)定內(nèi)角用數(shù)碼150和151標(biāo)注。對這些內(nèi)角150和151進(jìn)行已在圖2a、2b和2c中討論過的相同的步驟。首先，為所說的內(nèi)角150、151的每一個(gè)提供一對切割線，然后繪制出互不相齊的切割線組，并最終選擇一組所有切割線總長中最短長度的切割線組。所選擇的那組切割線示于圖6b中，其中的切割線用數(shù)碼153和154標(biāo)注。
此后，將所說的切割線153和154所形成的各區(qū)交替地配置在兩個(gè)掩模上。此兩掩模示于圖7a和7b中，其中所說的各區(qū)用數(shù)碼156、157和158標(biāo)注。此外，這些區(qū)156、157和158表示所說的掩模中的有形窗孔，它們都用H11標(biāo)注。將圖7a和7b中所示這些窗孔表示區(qū)域H11加起來就得到圖1所示的窗孔表示區(qū)域H。因此，圖7a和7b中所示的兩個(gè)掩模相當(dāng)于所示的掩模。
現(xiàn)在將參照圖8～13討論掩模內(nèi)角的機(jī)械穩(wěn)定性測定的其它的附加步驟。
圖8示出帶有環(huán)繞著窗孔表示區(qū)域H的多邊形200的常規(guī)掩模。由于多邊形200的形狀使舌準(zhǔn)202延伸入窗孔表示區(qū)域H，此舌準(zhǔn)202無機(jī)械穩(wěn)定性，其意思是舌準(zhǔn)202與圖8所示掩模其余部分不在一個(gè)平面。
如上所述，為把所說的常規(guī)掩模分解為兩個(gè)相應(yīng)的掩模，第一步先要確定所有的內(nèi)角。這些內(nèi)角在圖9a中用數(shù)碼204、205、206和207標(biāo)注。然后將所有內(nèi)角204、205、206和207的穩(wěn)定性數(shù)值S分別同穩(wěn)定性極限函數(shù)T進(jìn)行比較。如果此穩(wěn)定性數(shù)值S比穩(wěn)定性極限函數(shù)T大，則相應(yīng)的所說的內(nèi)角應(yīng)是機(jī)械穩(wěn)定的，反之，該內(nèi)角不會穩(wěn)定。
為便于說明，假定圖9a中所示的所有內(nèi)角204、205、206和207都是穩(wěn)定的。
尤其是按照上述與圖6a和6b有關(guān)的方法，僅不穩(wěn)定的內(nèi)角提供切割線。這將帶來這樣的后果，即在所假定的圖9a中所有內(nèi)角都是穩(wěn)定的情況下，將不必形成任何切割線。結(jié)果，不穩(wěn)定的舌準(zhǔn)202不會被排除。
按照本發(fā)明，這可在附加步驟中借助外部封閉折線來克服。
在所說的附加步驟中，確定所有的鄰近多邊形內(nèi)角的外角。在圖9b中這些外角用數(shù)碼211、212、213和214標(biāo)注。然后將這些外角用線相互連接大體上構(gòu)成外部封閉折線。在圖9b中表示外部封閉折線的線用數(shù)碼209標(biāo)注?，F(xiàn)在，構(gòu)成舌準(zhǔn)202的多邊形200的那個(gè)部分用外部封閉折線209代替。這被用虛線示于圖9b中。
其后，多邊形200與外部封閉折線209一起按上述方法測定。在此檢測期間，以前的外角212和213，因?yàn)樗鼈儚耐獠糠忾]折線延伸入窗孔表示區(qū)域而成為內(nèi)角。其效果是，這些以前的外角212和213的穩(wěn)定性數(shù)值S可與穩(wěn)定性極限函數(shù)T比較，據(jù)此比較結(jié)果建立附加的切割線。
在這種情況下，假定所說的以前的外角212和213是不穩(wěn)定的。
現(xiàn)在，這些不穩(wěn)定的以前的外角的所有鄰近的內(nèi)角都被確定。在本情況下，它們是內(nèi)角204、205、206和207。從這些內(nèi)角中選出有最低穩(wěn)定性數(shù)值S的內(nèi)角，在本情況下假定內(nèi)角205和206有比內(nèi)角204和207更低的穩(wěn)定性數(shù)值S。此后，按照上述方法，根據(jù)上述所選擇的內(nèi)角205和206繪制和建立切割線。這些切割線在圖9c中用數(shù)碼216和217標(biāo)注。最后，如上所述，由切割線216和217所建立的各區(qū)被交替地配置在所說的兩個(gè)掩模上。
此兩個(gè)掩模示于圖10a和10b中，其中所說的各區(qū)用數(shù)碼219、220和221標(biāo)注。所說的各區(qū)代表所說的掩模中的有形窗孔。將圖10a和10b的所說掩模中的這些有形窗孔加起來就得到圖8所示的相應(yīng)掩模的窗孔表示區(qū)域。
圖11示出一種帶有多邊形300的常規(guī)掩模，此多邊形300環(huán)繞出窗孔表示區(qū)域H。由于此多邊形300的形狀，用延伸入孔表示區(qū)域H的內(nèi)部部分302形成的一曲折。此內(nèi)部部分302沒有機(jī)械穩(wěn)定性，那就意味著它與圖11中所示掩模的其余部分不是一平面。
如上所述，為把所說的常規(guī)掩模分解為兩個(gè)相應(yīng)掩模，第一步先要確定所有的內(nèi)角。這些內(nèi)角形成行列，并在圖12a中用數(shù)碼304、305和306標(biāo)注。然后將內(nèi)角304、305和306的所說的行列的穩(wěn)定性數(shù)值S與穩(wěn)定性極限函數(shù)T比較，如果穩(wěn)定性數(shù)值S比穩(wěn)定性極限函數(shù)T大，則所說的內(nèi)角行列就是機(jī)械穩(wěn)定的，反之，所說的行列就是不穩(wěn)定的。
為便于說明，假定圖12a中所示的內(nèi)角304、305和306的所說的行列是不穩(wěn)定的。
按照上述方法，其結(jié)果是，如果對所有所說內(nèi)角就它們的穩(wěn)定性數(shù)值來說這是必須的，則所有這些不穩(wěn)定內(nèi)角304、305和306分別被提供切割線而無須校對。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常在帶有所說內(nèi)角行列情況下，無須為所說行列的所說的每個(gè)內(nèi)角提供切割線。有時(shí)只需一條或兩條切割線就足夠了。
按照本發(fā)明進(jìn)行所說的附加步驟，該附加步驟涉及特別是在對圖9a、9b和9c討論時(shí)所說的外部封閉折線。
第一步，通過連接鄰近所說內(nèi)角的所有外角建立外部封閉折線。在此情況下，內(nèi)角304、305和306形成一僅有兩個(gè)相鄰?fù)饨堑男辛小４藘赏饨窃趫D12b中用數(shù)碼312和311標(biāo)注。連接所說的外角310和311并形成外部封閉折線的線，在圖12b中用數(shù)碼308標(biāo)注。圖12b中的虛線強(qiáng)調(diào)現(xiàn)在不考慮多邊形300的內(nèi)部部分302，多邊形300包括所說的內(nèi)角行列并用所說的外部封閉折線308來代替。
下一步，按照其內(nèi)角的機(jī)械穩(wěn)定性來檢查多邊形300以及所說的外部封閉折線。在此過程中，以前的外角311現(xiàn)在是一內(nèi)角，其結(jié)果是將其穩(wěn)定性數(shù)值S與穩(wěn)定性極限函數(shù)T進(jìn)行比較。
對此例來說，假定先前的外角311是不穩(wěn)定的。
由于此不穩(wěn)定性，再次重復(fù)形成外部封閉折線的步驟，如圖12a所示。在此，鄰近所說的以前的外角(現(xiàn)在是一內(nèi)角)311的外角被確定。這些外角在圖12c中用數(shù)碼308和315標(biāo)注。用線相連接所說的兩外角308和315與形成新的外部封閉折線并在圖12c中用數(shù)碼313標(biāo)注。
第三步，用圖12c中的虛線示出現(xiàn)在未考慮的以前的外部封閉折線。這部分用新的外部封閉折線313代替。
再一步，檢查新的外部封閉折線的穩(wěn)定性。這可用上述已討論過的方法進(jìn)行，并假定以前的外角308(現(xiàn)在是一內(nèi)角)是穩(wěn)定的，形成一新的外部封閉折線的步驟就不再重復(fù)。然后，從所確定的內(nèi)角中選出不穩(wěn)定內(nèi)角。在此情況下，這是以前的外角311，此外角311如圖12b中所示與第一外部封閉折線有關(guān)被確定為不穩(wěn)定的。
現(xiàn)在，如已在圖9c中所述，確定那個(gè)內(nèi)角是鄰近所說的不穩(wěn)定的以前的外角311的內(nèi)角。在情況下是內(nèi)角306。此后，按照已討論過的方法，從所說的內(nèi)角306繪制和建立切割線。此切割線在圖12d中用數(shù)碼317標(biāo)注。最后，如上所述，由切割線317所分割出的各區(qū)，分別交替地配置在所說的兩個(gè)掩模上。
此兩個(gè)掩模示于圖13a和13b，其中所說的各區(qū)用數(shù)碼319和320標(biāo)注，它們分別表示所說掩模中的有形窗孔。把圖13a和13b所示的在所說掩模中的這些窗孔加起來就得到圖11中所示的相應(yīng)掩模窗孔表示區(qū)域。
參照圖14～16討論所謂內(nèi)多邊形的分割。
圖14示出一帶有內(nèi)多邊形350的常規(guī)掩模。此內(nèi)多邊形環(huán)繞出一中心部分，此中心部分被物理窗孔H與掩模的其余部分分開并且由此原因而不與所說掩模的所說的其余部分連接。結(jié)果，所說的中心部分未被掩模支承。
所說的內(nèi)多邊形350再次示于圖15a中。第一步先確定延伸入窗孔表示區(qū)域H中的所有內(nèi)角。所說的內(nèi)角在圖15a中用數(shù)碼352、353、354、355、356、357和358標(biāo)注。第二步象在圖2a、2b和2c中所述那樣，建立切割線對，并選出最適合的一組切割線。這示于圖15b中。所說的最適合的切割線組分割出許多區(qū)，這許多區(qū)交替地配置在二個(gè)掩模上。
此兩個(gè)掩模示于圖16a和16b中，其中所說的各區(qū)用數(shù)碼360、361、362、363、364、365、366和367標(biāo)注。所有這些區(qū)表示所說掩模中的物理窗孔，這些窗孔相加就相應(yīng)于圖14所示掩模的窗孔表示區(qū)域H。
尤其是與所說的所謂內(nèi)多邊形有關(guān)，也與任意其它的多邊形有關(guān)，用所討論過的方法建立起來的各區(qū)不能被交替地配到所說的兩個(gè)掩模上是可能的，因?yàn)樗懈鲄^(qū)的數(shù)量或環(huán)繞窗孔的各區(qū)的數(shù)量是單數(shù)，這就使兩相鄰區(qū)不能被配置到不同的掩模上。
按照本發(fā)明，這可借助附加步驟來檢測，此附加步驟能確定所有各區(qū)的數(shù)量或者環(huán)繞窗孔的各區(qū)的數(shù)量是否能被2除盡。如果所說的數(shù)量是雙數(shù)，所說的各區(qū)就能交替地配置到所說的兩個(gè)掩模上，但如果所說的數(shù)量是單數(shù)，就要建立一附加的切割線。此切割線可添加在任何能將一個(gè)區(qū)分成兩個(gè)區(qū)而不和切割線產(chǎn)生任何交叉的地方。
下面將按照圖17～22討論用以將掩模的一個(gè)大區(qū)分割為許多小區(qū)的附加步驟。
圖17中示出一具有多邊形400和窗孔表示區(qū)域H的常規(guī)掩模。此掩模相應(yīng)于圖18a和18b中所示的用已討論過的方法建立起來的兩個(gè)掩模。圖18a中所示的掩模有一個(gè)大區(qū)402，圖18b所示的掩模有403、404和405區(qū)。
例如，由于熱伸縮不同，在掩模中有大的物理窗孔區(qū)是不利的，特別是當(dāng)所說的各區(qū)的每個(gè)表面積超過給定的數(shù)值時(shí)是如此。此問題可用本發(fā)明的附加步驟來解決，此附加步驟可把所說的大區(qū)分割成許多較小的區(qū)。
在圖19中建立一些水平的附加切割線。為此，給所有的水平邊提供一影線。如圖19所示，給邊410提供影線411，給邊416提供影線417。然后，也給所有用上述方法建立起來的垂直切割線提供另外的影線。在圖19中給切割線413提供的影線是414。所有這些影線在圖19中用虛線表示，并且表示允許該區(qū)域沒有用以分割所說的大區(qū)的附加水平切割線。
現(xiàn)在，所建立的水平切割線不與所說的影線411、414和417的任一相接觸。這些附加的水平切割線在圖19中用數(shù)碼419、420和421標(biāo)注。切割線421建立在影線414和417之間。其它兩條切割線相互間有予定的距離。用此距離關(guān)系可能在所說的兩影線414和419之間建立僅一條或多于兩條的切割線。
所說的分割結(jié)果示于圖20a和20b中。圖20a所示的掩模配置有423、425、427和428等區(qū)，其中423和427區(qū)相應(yīng)于圖18b中的403和404區(qū)。圖20b所示的掩模配置有424 426和429等區(qū)，其中429部分相應(yīng)于圖18b中的405區(qū)。其結(jié)果是圖20a和20b所示掩模的424、425、426和428區(qū)加在一起相應(yīng)于圖18a所示掩模的大區(qū)402。總之，圖20a和20b中所示掩模的所有的所說的區(qū)相應(yīng)于圖17所示掩模的窗孔表示區(qū)域H。
在圖21中已建立垂直附加切割線。為此，給所有的垂直邊和所有的用上述方法建立的水平切割線提供影線。在圖21中給邊440和446提供的影線是441和447，給切割線443和449提供的影線是444和450。在圖21中所有影線都用虛線示出。在這些影線之間建立所說的垂直附加切割線，它們在圖21中用數(shù)碼452、453和454標(biāo)注。
所述的分割結(jié)果示于圖22a和22b中，其中示出兩掩模配置有用數(shù)碼456、457、458、459、460、461和462標(biāo)注的各區(qū)，圖18a所示的大區(qū)402被分割成圖22a和22b中所示掩模的456、457、459和461區(qū)。所有的所說456～462各區(qū)加起來相應(yīng)于圖17所示掩模的窗孔表示區(qū)域H。
為用按上述方法建立起的所說的兩個(gè)掩模取代所說的常規(guī)掩模，其基本要求是用所說的掩模連續(xù)地給芯片曝光時(shí)能夠準(zhǔn)確地對準(zhǔn)所說的兩個(gè)掩模位于同一個(gè)位置處。為此，往往需要提供昂貴的調(diào)整工具和方法。
按照本發(fā)明，如圖23～25所示，利用重疊T分。這就可以避免。在所有這些圖23～25中，第一掩模的物理窗孔用實(shí)線表示并用H1標(biāo)注，第二掩模的其它物理窗孔用虛線表示并用H2標(biāo)注。窗孔H1和窗孔H2相重疊區(qū)域繪有陰影線并用0標(biāo)注。此最后所述的區(qū)域稱作重疊區(qū)域。
在圖23a中，兩掩模的窗孔H1和H2沿線500互相接觸，不存在重疊區(qū)。如上所述，如果兩掩模沒有準(zhǔn)確地定位，在曝光之后將留下一有缺陷的小橋。
在圖23b中，窗孔H2延伸入窗孔H1中，其作用是建立重疊區(qū)0。由于存在此重疊區(qū)O，不準(zhǔn)確的定位就不會引起任何差錯(cuò)。
當(dāng)兩窗孔H1和H2如圖23a所示，僅有公共邊而無公共角時(shí)，將具有較短邊的窗孔延長以便延伸進(jìn)另一個(gè)窗孔。這示于圖23b中，其中窗孔H2被延長并延伸入窗孔H1中。
在所有的其它情況下，尤其是當(dāng)兩個(gè)窗孔有公共角時(shí)，應(yīng)考慮所建立的內(nèi)角的數(shù)量要盡可能的少。用以建立所說的重疊區(qū)的另一種情況是，必要的切割線要盡可能的簡單。這示于圖24a、24b和24c的一些例子中。
圖24a示出原來有一個(gè)公共邊510和兩個(gè)公共角512和513的兩個(gè)窗孔H1和H2。重疊區(qū)O加到窗孔H1并延伸入窗孔H2。這也可用相反方法來做。此重疊區(qū)O需要二個(gè)附加邊并建立兩個(gè)稍微延伸進(jìn)窗孔H1的附加內(nèi)角。
在圖24b中，窗孔H1改變了。此重疊區(qū)O仍然加到窗孔H1。在這種情況下，它僅能通過建立一對角切割線加到窗孔H2，而此對角切割線是無益的。在兩種情況下都形成一附加內(nèi)角。
圖24c示出將窗孔H2加以改變的例子。重疊區(qū)O加到窗孔H2的增加部分要產(chǎn)生一急劇延伸入窗孔H2的附加內(nèi)角。
按照本發(fā)明的另一特點(diǎn)，重疊區(qū)的寬度根據(jù)公共邊的長度的關(guān)系來確定。這示于圖25a和25b中。
在圖25a中，公共邊的長度用原有的公共切割線來確定，該公共切割線在圖25a中用數(shù)碼520標(biāo)注并且是原先的窗孔H2的伴生邊。由于這切割線520是短的，原先的窗孔H2延伸入窗孔H1很多。
與此相反，在圖25b中所示的用數(shù)碼522標(biāo)注的原先的公共切割線是長的，因此，原先的窗孔H2延伸進(jìn)窗孔H1較小。
權(quán)利要求
1.一種將電路布圖分割為兩個(gè)互補(bǔ)圖形的方法，所說的圖形用于給半導(dǎo)體芯片曝光的自持掩模，所說的布圖包括許多邊和角，這些邊和角在所說的掩模中包圍許多有窗孔或無窗孔的區(qū)域，所說方法的特征在于如下步驟確定所說布圖的延伸入所說的窗孔表示區(qū)域的所有的角作為內(nèi)角，所說布圖的延伸入非窗孔相應(yīng)區(qū)域的所有其它角是外角，賦給一穩(wěn)定性數(shù)值給每個(gè)所說的內(nèi)角，該數(shù)值是所說內(nèi)角的相鄰邊的長度的函數(shù)，使每個(gè)所說的穩(wěn)定性數(shù)值同穩(wěn)定性極限函數(shù)比較該函數(shù)取決于所說內(nèi)掩模的物理特性，通過提供從這些所說內(nèi)角的任一個(gè)引出到所說的一個(gè)邊的切割線把每個(gè)所說的窗孔表示區(qū)域分割為許多區(qū)，所說內(nèi)角是賦給的穩(wěn)定性數(shù)值低于所說的穩(wěn)定性極限函數(shù)的內(nèi)角，通過交替地配置所說的各區(qū)，建立所說的兩個(gè)圖形。
2.按照權(quán)利要求1所說的方法，其特征在于其中所說的賦給所說的每個(gè)內(nèi)角一穩(wěn)定性數(shù)值的步驟對以任意序列排列成一行列的許多內(nèi)和外角來說包括確定所說行列的排列在其兩個(gè)方向并鄰近所說行列的最后內(nèi)角的兩個(gè)外角，從所說兩個(gè)外角的一個(gè)到另一個(gè)并包括所有所說的以前行列的外角建立一新的角的行列，重復(fù)所說的確定所說兩個(gè)外角和建立所說的新的角的行列的步驟，直到所說的新的行列不含內(nèi)角，和所說的外部邊和所說的新陣列的所說的角主要是賦給相應(yīng)的穩(wěn)定性數(shù)值。
3.按照權(quán)利要求1或2所說的方法，其特征在于其中所說的給所說的每個(gè)內(nèi)角以一穩(wěn)定性數(shù)值的步驟，對在兩個(gè)外角之間的一個(gè)或多個(gè)被一個(gè)接著一個(gè)地排成一行列的內(nèi)角來說包括如果在所說的兩外角之間僅排列一個(gè)內(nèi)角則將所說內(nèi)角的兩相鄰邊的長度相加求其和，或者，如果在所說的兩外角之間有許多內(nèi)角一個(gè)接一個(gè)地排成一行列，則將所說內(nèi)角的所有鄰近邊的所有長度相加求其和，確定出所說的兩外角的距離，和用所說的和除所說的距離。
4.按照權(quán)利要求3所說的方法，其特征在于當(dāng)所說的兩外角的距離增加時(shí)，所說的穩(wěn)定性極限函數(shù)增加。
5.按照權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所說的方法，其特征在于其中分割每個(gè)所說的窗孔表示區(qū)域?yàn)樵S多區(qū)的步驟包括從所說的內(nèi)角任意一個(gè)到所說的一個(gè)邊分別繪制出相互成直角的切割線對，組配一個(gè)或多個(gè)分別包括所說的每個(gè)切割線對中的一條切割線并互不相交的切割線組，和選擇其所有切割線加起來總長度最短的那組切割線。
6.按照權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所說的方法，其特征在于其中分割每個(gè)所說的窗孔表示區(qū)域?yàn)樵S多區(qū)的步驟包括確定其表面積超過一給定數(shù)值的所有各區(qū)，和通過在所說各區(qū)的所說兩條切割線之間提供不與任意其他切割線相交的附加切割線，而將每個(gè)所說的區(qū)分割為子區(qū)。
7.按照權(quán)利要求1～6中任一權(quán)利要求所說的方法，其特征在于其中分割每個(gè)所說的窗孔表示區(qū)域?yàn)樵S多區(qū)的步驟包括為每條所說的切割線提供一重疊部分，所說的重疊部分從所說各區(qū)中的一個(gè)鄰近所說的切割線部分延伸進(jìn)所說的另一個(gè)鄰近區(qū)。
8.按照權(quán)利要求7所說的方法，其特征在于其中所說的提供一重疊部分的步驟包括確定所說的重疊部分的寬度作為伴生的切割線的長度的函數(shù)。
9.按照權(quán)利要求1～8中任一權(quán)利要求所說的方法，其特征在于其中所說的建立所說的兩個(gè)圖形的步驟包括確定所有各區(qū)的數(shù)量或環(huán)繞窗孔的各區(qū)的數(shù)量，檢查所說的數(shù)量是否能被2除盡，和如果所說的數(shù)量不能被2除盡，提供一奇數(shù)的附加切割線。
全文摘要
使用離子束的微圖印刷技術(shù)來制作半導(dǎo)體芯片，必須使用自持式掩摸，不能用一個(gè)掩模制作例如環(huán)形結(jié)構(gòu)圖形。這種所謂掩模型版問題通過用兩個(gè)互補(bǔ)掩模給芯片曝光來解決。本申請涉及一種自動地將一個(gè)布圖分割成兩個(gè)互補(bǔ)圖形用了所說的兩個(gè)掩模的方法。此方法確定出所說布圖的延伸入所說掩模的窗孔表示區(qū)域的所有角。對所說的角執(zhí)行一穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)，其結(jié)果是僅不穩(wěn)定的角被用以將所說的窗孔表示區(qū)域切割為許多區(qū)。其后將所說的許多區(qū)交替地配置到所說的兩個(gè)圖形上。
文檔編號G03F1/16GK1054839SQ9010969
公開日1991年9月25日 申請日期1990年12月5日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月18日
發(fā)明者赫爾姆特 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司