專利名稱：制造曝光掩模的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造曝光掩模的方法，更具體地說涉及一種利用工藝缺陷檢測(cè)裝置和圖形補(bǔ)償方程能夠完全補(bǔ)償曝光圖形的圖形保真度的制造曝光掩模的方法，由此完成高集成半導(dǎo)體器件的制造。
通常，對(duì)形成尺寸為臨界尺寸的在制造半導(dǎo)體器件的腐蝕和離子注入工藝中廣泛用作掩模的光致抗蝕劑模圖形技術(shù)的研制，很大程度地影響了半導(dǎo)體器件的最新高集成化。
特別是為了改善用來形成光致抗蝕劑模圖形的分步器的光分辨率，以便使光源的波長(zhǎng)減小。例如使用波長(zhǎng)大約為365nm光源的i-線分步器，顯示大約0.5μm的加工分辨率。另一方面，使用產(chǎn)生波長(zhǎng)大約為248nm的KrF激光束或產(chǎn)生波長(zhǎng)大約為193nm的ArF激光束作光源的分步器，對(duì)于線/間隔圖形，可能使分辨率達(dá)到大約0.3μm。
近來，按照規(guī)定的設(shè)計(jì)規(guī)則已研制出256MDRAMS，但是，在基片上面的光致抗蝕劑模上難以形成曝光掩模的實(shí)際設(shè)計(jì)布象，這是因?yàn)楫?dāng)光通過鄰近掩模的鉻圖形部分之間限定的狹縫時(shí)，光衍射率根據(jù)狹縫尺寸和形狀發(fā)生變化。上述現(xiàn)象在制造圖形密集部分的高集成半導(dǎo)體器件的情況下變得嚴(yán)重了。
此外，即使采用相同的圖形尺寸，按照曝光掩模圖形的形狀和尺寸，形成的圖形的臨界尺寸可能發(fā)生變化，結(jié)果，就降低了半導(dǎo)體器件的成品率和可靠性。
因此，對(duì)于按照要求的設(shè)計(jì)規(guī)則制成的曝光掩模，由于在鄰近圖形部分產(chǎn)生衍射效應(yīng)(或鄰近效應(yīng))，圖形尺寸不同。例如即使在相同曝光掩模的情況，對(duì)于相應(yīng)于大約0.1μm的臨界尺寸，在圖形密集區(qū)和圖形稀少區(qū)之間也會(huì)產(chǎn)生差別。
另一個(gè)原因是存在多層效應(yīng)，即由于系統(tǒng)狀態(tài)不同，也就是各疊層狀態(tài)不同，例如，反射不同以及由于布圖技術(shù)變化，使圖形被破壞，如使圖形產(chǎn)生凹陷。
并且，裝配在分步器中的成象系統(tǒng)間的非均勻性，例如透鏡畸變，產(chǎn)生場(chǎng)致效應(yīng)，所以難以獲得均勻圖形。
由于光致抗蝕劑樹脂膠模的顯影差別或者PEB(隨后的曝光干燥)加熱處理的非均勻性，圖形會(huì)有不同的尺寸和形狀。
如上所述，根據(jù)掩模圖形的臨界形狀和尺寸、基片的布圖技術(shù)，各層疊模的相互關(guān)系，圖形的臨界尺寸可以變化。
雖然，在不修正它們的圖形情況下，可以使用能制造具有0.5μm臨界尺寸圖形的各種曝光掩模，因?yàn)樵谥圃爝@些圖形時(shí)，臨界尺寸產(chǎn)生變化是不重要的。但對(duì)于形成小于0.5μm的臨界尺寸圖形的掩模，絕對(duì)需要修正它們的圖形。
下面結(jié)合

圖1敘述制造曝光掩模常規(guī)方法的一個(gè)實(shí)施例。
圖1是表示常規(guī)掩模制造方法的一個(gè)流程圖。
按照這種方法，首先形成初始的曝光掩模，該掩模具有按照設(shè)計(jì)規(guī)則的設(shè)計(jì)布圖形成的光掩蔽模圖形，如圖1所示。
然后利用初始曝光掩模，由5∶1分步器借助圖象對(duì)半導(dǎo)體基片(未示出)進(jìn)行曝光，由此形成基片圖形(未示出)。
以后，利用測(cè)量?jī)x器，例如CD SEM，人工測(cè)量基片限定有源區(qū)的特別圖形部分的分尺，如圓圖形的直徑d′1，d′2……和圖形寬度r′1，r′2……。
接著，把基片特別圖形部分的測(cè)量尺寸和基片圖形設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行人工比較。然后修正基片圖形部分尺寸與設(shè)計(jì)圖形尺寸間的差別，根據(jù)修正的數(shù)據(jù)，修改設(shè)計(jì)的布圖。然后，按照修改的布圖，制造第二次的曝光掩模(未示出)，這樣就可以使用第二次的掩模了。
但是，如上所述，制造常規(guī)掩模的方法存在各種問題。
這就是，因?yàn)椴捎镁植康难a(bǔ)償方法，由人工產(chǎn)生的某些特別效應(yīng)，如，鄰近效應(yīng)，使常規(guī)方法只能產(chǎn)生臨界尺寸的差別。
按照常規(guī)方法，不可能人工修正象256M DRAM那樣的半導(dǎo)體器件的基本上全部的尺寸，該器件采用小于0.5μm的設(shè)計(jì)規(guī)則，每邊長(zhǎng)約為15到25mm。因此，按照常規(guī)方法，只能部分地修正上述半導(dǎo)體器件的尺寸。所以，難以獲得高集成半導(dǎo)體器件，此外，還降低了操作可靠性和成品率。
因此，本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題和提供一種制造曝光掩模的方法，該方法利用工藝缺陷檢測(cè)裝置和圖形補(bǔ)償方程，能夠完全補(bǔ)償由于鄰近效應(yīng)引起的各圖形臨界尺寸的差別，因此，不但能改善操作的可靠性和成品率，而且能獲得高集成的半導(dǎo)體器件。
按照本發(fā)明，通過提供一種制造曝光掩模的方法，來達(dá)到上述目的，該方法包括以下步驟按照設(shè)計(jì)規(guī)則，制成有光掩蔽模圖形的初始曝光掩模，利用該掩模在基片上形成圖形；把利用工藝缺陷檢測(cè)裝置測(cè)量基片圖形尺寸后獲得的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)比較裝置；把該數(shù)據(jù)和光掩蔽模圖形的尺寸進(jìn)行比較，由此檢測(cè)出與光掩蔽模圖形臨界值不同的那部分基片圖形；利用補(bǔ)償方程確定相應(yīng)于基片圖形檢測(cè)部分的那部分光掩蔽模圖形的修正值；根據(jù)修正值，形成二次曝光掩模。
下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的說明，使本發(fā)明的其它目的和方案顯而易見，其中圖1是表示一種制造曝光掩模的常規(guī)方法的流程圖。
圖2A和2B是分別表示按照本發(fā)明制造的曝光掩模的設(shè)計(jì)圖；圖3是表示按照本發(fā)明一種制造曝光掩模的方法的流程圖。
圖4是說明用于按照本發(fā)明制造的曝光掩模的圖形尺寸檢測(cè)方法的設(shè)計(jì)圖。
圖2A和圖2B是分別表示按照本發(fā)明制造的曝光掩模的設(shè)計(jì)圖。另一方面，圖3是表示一種按照本發(fā)明制造曝光掩模的方法的流程圖。
按照本發(fā)明，首先形成初始的曝光掩模2，它具有按照設(shè)計(jì)規(guī)則的設(shè)計(jì)布圖形成的光掩蔽圖形，如圖2A所示。
利用初始曝光掩模2，由5∶1分步器用圖形圖象曝光半導(dǎo)體基片(未示出)，由此形成圖形3，圖形3是光致抗蝕劑模圖形或者是利用光致抗蝕劑模圖形制成的腐蝕圖形，如圖2B所示。
最好，圖形3具有薄的厚度，例如0.5μm或更小，以便容易檢查它的臨界尺寸，例如圓圖形的直徑D′1，D′2……和圖形寬度R′1，R′2……。
以后，利用使用CD SEM的工藝缺陷檢測(cè)裝置，和適合產(chǎn)生電子束或光束的光源檢測(cè)圖形3，如圖3所示。此時(shí)，工藝缺陷檢測(cè)裝置，采用圖形對(duì)圖形比較方法或者圖形數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)圖形比較方法。
在如幾十分到幾小時(shí)的時(shí)間內(nèi)，這種比較方法能實(shí)現(xiàn)圖形之間的尺寸比較。雖然在常規(guī)工藝缺陷檢測(cè)過程中，以鋸齒狀檢測(cè)了所有芯片圖形，但是按照本發(fā)明的工藝缺陷檢測(cè)裝置只能檢測(cè)一個(gè)沒有工藝缺陷的潔凈的芯片圖形。
此時(shí)，可對(duì)預(yù)料其圖形尺寸和形狀有顯著差別的圖形3各部分進(jìn)行檢測(cè)。
當(dāng)所檢測(cè)的檢測(cè)圖形部分間的臨界尺寸的差別超過存儲(chǔ)在設(shè)計(jì)圖形數(shù)據(jù)庫(kù)中臨界尺寸的±5％時(shí)，工藝缺陷檢測(cè)裝置檢測(cè)一個(gè)芯片圖形并檢測(cè)出該圖形的一個(gè)工藝缺陷。
檢測(cè)后，工藝缺陷檢測(cè)裝置把關(guān)于檢測(cè)缺陷的位置和尺寸的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)比較裝置。
然后，數(shù)據(jù)比較裝置在所有部分把檢測(cè)圖形和光掩蔽圖形1進(jìn)行比較。根據(jù)比較結(jié)果，數(shù)據(jù)比較裝置將圖形的擴(kuò)大線減小的部分進(jìn)行分類。
以后，數(shù)據(jù)比較裝置通過檢測(cè)和比較每一圖形所測(cè)得的有關(guān)缺陷的數(shù)據(jù)，再把測(cè)得的缺陷位置和圖形尺寸的變化存儲(chǔ)在裝配在其中的存儲(chǔ)裝置中。
根據(jù)該數(shù)據(jù)，通過濾波程序和分析圖形識(shí)別精度程序，最后計(jì)算出用數(shù)字表示的設(shè)計(jì)修正值。
根據(jù)修正值修正有關(guān)初始曝光掩模上光掩蔽模圖形的數(shù)據(jù)。根據(jù)修正的數(shù)據(jù)，制造第二次曝光掩模。
下面結(jié)合圖4詳細(xì)敘述修正值的計(jì)算。
圖4是關(guān)于解釋用于按照本發(fā)明制造曝光掩模的圖形尺寸檢測(cè)方法的設(shè)計(jì)圖。
雖然沒表示，但是裝配在工藝缺陷檢測(cè)裝置中的讀出器檢測(cè)芯片圖形上的缺陷，同時(shí)，以鋸齒狀繼續(xù)移動(dòng)芯片圖形，這樣，通過比較位于芯片圖形一側(cè)的光致抗蝕劑模圖形或腐蝕圖形和鄰近光致抗蝕劑模圖形的另一圖形，或者通過比較每一個(gè)圖象和存儲(chǔ)在分離存儲(chǔ)裝置中的設(shè)計(jì)圖形數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。
當(dāng)比較在初始曝光掩模上形成的光掩蔽模圖形的臨界尺寸時(shí)，這種比較是在按照分步器的減小比較減小臨界尺寸后進(jìn)行的。
由于鄰近效應(yīng)，鄰近的圖形有不同的尺寸，選擇一種上述的比較方法，測(cè)量出由于圖形的環(huán)繞效應(yīng)引起的圓直徑rn和圖形寬度dn的變化。
利用圖形與圖形比較的方法，測(cè)出圓直徑rn、圖形寬度dn的變化，通過下述平均補(bǔ)償方程(1)和(2)，計(jì)算掩模需要修正的值δrn、δdn(n是檢測(cè)圖形的標(biāo)號(hào))δrn=(1n·Σi=1nri)-rn---(1)]]>δdn=(1n·Σi=1ndi)-dn---(2)]]>另一方面，利用圖形數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)圖形的比較方法，即一對(duì)一圖形比較方法，測(cè)量圓直徑rn和圖形寬度dn的變化，利用下列平均補(bǔ)償方程(3)和(4)計(jì)算出它們的修正值δrn和δdnδrn＝(rn)數(shù)據(jù)庫(kù)-(r′n)基片圖形數(shù)據(jù)(3)δdn＝(dn)數(shù)據(jù)庫(kù)-(d′n)基片圖形數(shù)據(jù)(4)利用方程(5)和(6)計(jì)算最后放大修正值δr′n和δd′nδr′n＝Kδrn(5)δd′n＝Kδdn(6)其中K為放大系數(shù)，其數(shù)值范圍從大約0.8～大約0.5。
其間，當(dāng)希望部分地檢查單元時(shí)，可用在不需要檢查的單元部分上不形成圖形的方法進(jìn)行曝光。
為了修正由于象散、象差、畸變或沒有對(duì)準(zhǔn)和錯(cuò)誤地形成圖形引起的凹陷，根據(jù)所需要形成的圖形，從上面或下面進(jìn)行曝光，結(jié)果放大系數(shù)K的數(shù)值范圍為大約1～大約1.5。這樣可以檢測(cè)臨界尺寸差別在±5％內(nèi)的圖形。
對(duì)于預(yù)料有橋狀或尾狀圖形的圖形，便于采用這種方法。
由上述說明可明顯看出，按照本發(fā)明的掩模制造方法有下述效果。
這就是，按照本發(fā)明，利用工藝缺陷檢測(cè)裝置和圖形比較方程，檢測(cè)和比較圖形的尺寸，利用由此獲得的修正值補(bǔ)償初始曝光掩模的圖形，因此，能容易地制造能修正鄰近效應(yīng)的曝光掩模，由此，能按設(shè)計(jì)圖形在基片上形成精確的光致抗蝕劑模圖形。
由于本發(fā)明的方法采用現(xiàn)有的工藝缺陷檢測(cè)裝置，所以能減少制造曝光掩模所需成本和人力。并且改善了操作的可靠性和成品率。
按照本發(fā)明的方法，因?yàn)槔脠D形補(bǔ)償方程可以修正圖形之間和微小尺寸差別，所以能制造高集成的半導(dǎo)體器件。
雖然為了說明發(fā)明目的，公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道，在不脫離所附權(quán)利要求所公開的本發(fā)明的范圍和精神實(shí)質(zhì)的情況下，各種變型、增加和減少都是可能的。
權(quán)利要求
1.一種制造曝光掩模的方法，包括下列步驟利用按照設(shè)計(jì)規(guī)則制成的具有光掩蔽模圖形的初始曝光掩模，在基片上形成圖形；把利用工藝缺陷檢測(cè)裝置測(cè)量基片上圖形尺寸后獲得的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)比較裝置；把該數(shù)據(jù)和光掩蔽圖形的尺寸進(jìn)行比較，由此檢測(cè)出與光掩蔽模圖形臨界尺寸有差別的那部分基片上的圖形；利用補(bǔ)償方程確定部分光掩蔽模圖形的修正值，該部分相應(yīng)于所檢測(cè)的那部分基片圖形；根據(jù)修正值形成第二次曝光掩模。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中在基片上形成的圖形是光致抗蝕劑模圖形或利用掩模腐蝕抗蝕劑模形成的圖象圖形。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其中，通過對(duì)沒有工藝缺陷的芯片圖形上的相鄰圖形相互比較，或者把芯片圖形上的每一圖形與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比較，工藝缺陷檢測(cè)裝置完成它的檢測(cè)工作。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其中，當(dāng)基片上圖形和初始曝光掩模上光掩蔽模圖形之間的臨界尺寸的差別超過大約±5％時(shí)，工藝缺陷檢測(cè)裝置識(shí)別基片上圖形工藝缺陷，由此獲得有關(guān)有工藝缺陷的圖形的位置和尺寸。
5.按照權(quán)利要求1的方法，其中，利用芯片圖形對(duì)芯片圖形比較方法或者數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)芯片圖形比較方法來確定修正值。
6.按照權(quán)利要求5的方法，其中，用芯片圖形對(duì)芯片圖形的方法，根據(jù)所測(cè)幾個(gè)圖形，利用下述方程算出由于每個(gè)圖形環(huán)繞效應(yīng)產(chǎn)生的圓直徑(rn)和圖形寬度(dn)變化的平均值(δrn和δdn)δrn=(1n·Σi=1nri)-rn]]>δdn=(1n·Σi=1ndi)-dn]]>利用下列方程計(jì)算最后修正值(δr′n和δd′n)δr′n＝Kδrnδd′n＝Kδdn其中K是放大系數(shù)。
7.按照權(quán)利要求6的方法，其K值范圍是大約0.8到大約1.5。
8.按照權(quán)利要求5的方法，其中，利用數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)芯片圖形比較方法來確定修正值，根據(jù)所測(cè)幾個(gè)圖形，采用下列方程計(jì)算由于每個(gè)圖形環(huán)繞效應(yīng)產(chǎn)生的圓直徑(rn)和圖形寬度(dn)變化的平均值(δrn和δdn)，δrn＝(rn)數(shù)據(jù)庫(kù)-(r′n)基片圖形數(shù)據(jù)δdn＝(dn)數(shù)據(jù)庫(kù)-(d′n)基片圖形數(shù)據(jù)利用下列方程計(jì)算最后修正值(δr′n和δd′n)δr′n＝Kδrnδd′n＝Kδdn其中K是放大系數(shù)。
9.按照權(quán)利要求8的方法，其中K值范圍是大約0.8到大約1.5。
10.按照權(quán)利要求1的方法，其中，利用從上面或者從下面曝光方法，進(jìn)行形成基片圖形的步驟，使圖形臨尺寸的變化在大約±5％的范圍內(nèi)。
全文摘要
一種制造曝光掩模的方法，包括下列步驟，利用按照設(shè)計(jì)規(guī)則制成的具有光掩蔽模圖形的初始曝光掩模，在基片上形成圖形，把利用工藝缺陷檢測(cè)裝置測(cè)量基片上圖形的尺寸所獲得的數(shù)據(jù)，傳送到數(shù)據(jù)比較裝置，比較該數(shù)據(jù)和光掩蔽模圖形的大小，由此檢測(cè)出與光掩蔽模圖形臨界尺寸有差別的那部分基片上的圖形，利用補(bǔ)償方程確定部分光掩蔽模圖形的修正值.該部分與基片上圖形的檢測(cè)部分相對(duì)應(yīng)，根據(jù)修正值形成第二次曝光掩模。
文檔編號(hào)G03F1/68GK1164049SQ9610726
公開日1997年11月5日 申請(qǐng)日期1996年3月22日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月22日
發(fā)明者裴相滿 申請(qǐng)人:現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社