專利名稱：光掩模、半導體器件制造系統(tǒng)和半導體器件制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于使用曝光單元將特征轉印到襯底上的光掩模、 具有該光掩模的半導體器件制造系統(tǒng)和使用該光掩模的半導體器件 制造方法。特別地，本發(fā)明涉及具有主特征和在該主特征附近形成 的次特征的光掩模。
背景技術：
隨著半導體器件制造技術的發(fā)展，通過光刻工藝，形成在襯底 上的電路圖案的尺寸變得越來越精細。在光刻工藝中，使用曝光單 元，將從光源發(fā)出的光輻射到光掩模，該光掩模形成有將要轉印(轉 化)到晶片上的特征(以下也稱為"主特征"或"設計的特征")， 由此將對應于電路的特征轉印(分辨)到襯底(晶片)上。
為了形成較精細的電路圖案，需要以具有足夠聚焦深度(DOF) 的高分辨率來轉印特征。然而，經過隔離設置的主特征獲得的光由 于其波長有限而無法提供足夠的聚焦深度。就這點而言，已知一種 方法，其使用這樣的光掩模，該光掩模不僅具有主特征，而且具有 設置在主特征附近的作為次分辨率輔助特征(SRAF)的次特征，以 提高分辨率。
例如，在美國專利No. 5,821,014的說明書(專利文獻l)、美 國專利No. 5,447,810的說明書(專利文獻2)和美國專利No. 5,242,770的說明書(專利文獻3)中，公開了在與隔離特征的側邊遠離的位置處設置次特征以便逼近密集特征的光學分布。
現(xiàn)在正在關注的是在同 一 芯片上形成有邏輯電路和存儲模塊二
者的SoC (系統(tǒng)級芯片)。在SoC的布局中，包括有許多隨機的圖
特征與主特征相重疊或者次特征彼此相重疊的情況。作為對這種次
特征沖突情況的應對措施，在美國專利No. 6,703,167的說明書(專 利文獻4)和美國專利No. 6，413,683的說明書(專利文獻5)中，公 開了一種方法，其中對次特征賦予優(yōu)先級，并且根據優(yōu)先級順序來 執(zhí)行次特征的變形和/或刪除。特別地，其中公開了通過刪除次特征 的垂直交叉部分來防止將不分辨的次特征轉印到晶片上(SRAF的計 戈寸夕卜圖Y象(intended extra image of SRAF ))。 [專利文獻1]
美國專利No. 5,821,014的說明書 [專利文獻2]
美國專利No. 5,447,810的說明書 [專利文獻3]
美國專利No. 5,242,770的說明書 [專利文獻4]
美國專利No. 6,703,167的說明書 [專利文獻5]
美國專利No. 6，413，683的說明書

發(fā)明內容
然而，如
變形或刪除，如美國專利No. 6,703,167的說明書(專利文獻4)或 美國專利No. 6，413，683的說明書(專利文獻5)中所公開的那樣， 則產生不利的影響盡管次特征的優(yōu)先級順序低，但次特征所附屬 的主特征的聚焦深度仍惡化。特別地，在其中刪除垂直交叉的次特 征部分的情況下，與垂直交叉部分接近的主特征的聚焦深度惡化。已經完成本發(fā)明來解決上述問題，并且本發(fā)明的一個目的在于 提供 一 種光掩模，其即使在其中主特征隨機設置的情況下也能夠抑 制聚焦深度的惡化，以及提供 一 種具有該光掩模的半導體器件制造 系統(tǒng)和 一 種使用該光掩模的半導體器件制造方法。
體現(xiàn)本發(fā)明的光掩模包括多個主特征、多個第 一 次特征和 一 個 第二次特征。主特征設置在與要轉印到襯底的特征對應的位置處。 第一次特征與主特征的任意側相關聯(lián)并且設置在與相關聯(lián)側邊相距 有預定距離的位置處。第二次特征設置在與當虛擬設置時形成相互 重疊部分的第一次特征相關聯(lián)的位置處。第二次特征作為對這種第 一次特征的替代而設置。第二次特征的屬性基于所有與第二次特征 相關聯(lián)的虛擬設置的第 一 次特征的屬性來確定。
體現(xiàn)本發(fā)明的光掩模包括多個主特征、多個第 一 次特征和 一 個 第二次特征。主特征設置在與要轉印到襯底的特征相對應的位置處。 第一次特征與主特征的任意側邊相關聯(lián)并且設置在與相關聯(lián)側邊相 距有預定距離的位置處。第二次特征作為對第 一 次特征的替代設置 在與當虛擬設置時基本彼此平行靠近的第一次特征相關聯(lián)的位置 處。第二次特征的屬性基于所有與第二次特征相關聯(lián)的虛擬設置的 第一次特征的屬性來確定。
體現(xiàn)本發(fā)明的半導體器件制造系統(tǒng)具有上述的光掩模。體現(xiàn)本 發(fā)明的半導體器件制造方法使用上述光掩模來轉印圖案。
根據本發(fā)明，即使在其中主特征隨機設置的情況下也可以抑制 聚焦深度的惡化。


圖1是體現(xiàn)本發(fā)明的半導體器件制造系統(tǒng)的示意性配置圖示； 圖2是用于說明通過使用次分辨率輔助特征(SRAF)實現(xiàn)的光
學特性的改進的圖示；
圖3是示出了作為用于實現(xiàn)體現(xiàn)本發(fā)明的圖案數據產生系統(tǒng)的
典型硬件配置的計算機的透 一見圖；圖4是示出了計算機的硬件配置的示意性配置圖示； 的流程圖6是示出了在根據預定次特征布局規(guī)則關于隨機設置的主特 征而設置次特征的情況下的布局例子的圖示；
圖7是說明體現(xiàn)本發(fā)明的第一規(guī)則的措施的圖示； 圖8是示出了基于體現(xiàn)本發(fā)明的第一規(guī)則的措施的效果的圖示； 圖9是說明體現(xiàn)本發(fā)明的第 一規(guī)則的第 一變體的措施的圖示； 圖10是說明體現(xiàn)本發(fā)明的第 一 規(guī)則的第二變體的措施的圖示；
征MP而設置次特征的情況下的布局例子的圖示；
圖12是說明體現(xiàn)本發(fā)明的第二規(guī)則的措施的圖示； 圖13是說明體現(xiàn)本發(fā)明的第二規(guī)則的措施的圖示； 圖14是示出了基于體現(xiàn)本發(fā)明的第二規(guī)則的措施的效果的圖
示；
圖15是說明體現(xiàn)本發(fā)明的第二規(guī)則的第 一 變體的措施的圖示； 圖16是用于說明由于置換后的次特征和主特征之間的接近而發(fā) 生的晶片上主特征的變形的圖示；
圖17是說明體現(xiàn)本發(fā)明的第二規(guī)則的第二變體的措施的圖示；
圖18是示出了密集主特征的例子的圖示；
圖19是說明體現(xiàn)本發(fā)明的第三規(guī)則的措施的圖示；
圖20是說明體現(xiàn)本發(fā)明的第四規(guī)則的措施的圖示；以及
圖21是說明體現(xiàn)本發(fā)明的第四規(guī)則的措施的圖示。
具體實施例方式
下面將參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施例。圖中相同或相應的 部分由相同的參考標號進行標識，并將省略對其的重復說明。
<系統(tǒng)配置>
圖1是體現(xiàn)本發(fā)明的半導體器件制造系統(tǒng)SYS的示意性配置圖
7TF。
參照圖1,在體現(xiàn)本發(fā)明的半導體器件制造系統(tǒng)SYS中，將通
過光掩模MSK產生的曝光圖案轉印到置于晶片SB上作為光敏材料 的抗蝕劑上，由此在晶片SB上形成電路圖案。半導體器件制造系統(tǒng) SYS包括適配成發(fā)光以產生曝光圖案的光源2、透鏡系統(tǒng)6、具有與 要轉印到晶片SB上的電路圖案對應的主特征的光掩模MSK、投影 透鏡系統(tǒng)8以及晶片SB置于其上的樣品臺4。根據本實施例的光源 2是具有例如193nm波長的單光源。
制造系統(tǒng)SYS包括例如稱為步進式光刻機(stepper)的曝光單 元，由此通過來自光源2的光經過光掩模MSK而產生的曝光圖案通 過投影透鏡系統(tǒng)8而縮小并且因此縮小的圖案轉印到晶片SB上。因 此，在晶片SB上可以形成與形成在光掩模MSK上的特征相比更精 細的特征。由于這樣的制造系統(tǒng)SYS的結構和操作是公知的，因此 這里將省略對其更詳細的說明。
特別地，對于在根據本實施例的制造系統(tǒng)SYS中使用的光掩模 MSK,其布局根據以下過程來確定并且掩模通過以下過程來產生。 <次特征>
光掩模MSK包括設置在與要轉印到晶片SB上的曝光特征對應 的位置處的特征(以下稱為"主特征，，或"設計特征，，)以及與主 特征的側邊相關聯(lián)的作為次分辨率輔助特征(SRAF)的次特征。下 面對次分辨率輔助特征(SRAF)的效果進行描述。
圖2是用于說明通過次分辨率輔助特征(SRAF)實現(xiàn)的光學特 性的改進的圖示。圖2示出了僅具有在掩模的中心形成的方形主特 征MP的光掩模與具有與主特征的四個側邊相關聯(lián)地設置在與該四 個側邊相距有預定距離的位置處的作為次分辨率輔助特征(SRAF) 的四個次特征SP的光掩模的對比。圖2示出的每個光掩模假設為衰 減型相移光掩模，作為例子示出了使用主特征部分作為透光部分的 暗場掩模。然而，已知通過次分辨率輔助特征實現(xiàn)的光學特性的改 進不僅對于普通二元掩才莫(binary mask)而且對于使用主特征作為不透光部分的亮場掩模都是有效的。
主特征MP和次特征SP是比其它區(qū)域透射率高的區(qū)域。更具體 而言，透射率通過控制入射光的相位來調整。
主特征MP以允許足夠量的光從其通過的這樣的尺寸來形成。
當從光源發(fā)出的光輻射到光掩模上時，產生了曝光特征，該曝光特
征的光強度分布在對應于主特征M P的區(qū)域中具有較高的光強度。
另一方面，次特征SP輔助地生成更高程度的光，以使得已通過 主特征MP產生的曝光特征的聚焦深度得到放大。這是因為僅利用 經過隔離形成的主特征MP的光，不可能獲得足夠的分辨率。由于 次特征具有與主特征MP類似的透射率，所以它們輔助與主特征MP 對應的曝光特征的形成，并且被設定為使得其中經過次特征SP的光 在晶片上無法被分辨這樣的尺寸(不大于分辨率限值)。
被分辨的現(xiàn)象和無法被分辨的現(xiàn)象取決于投影透鏡系統(tǒng)8的數 值孔徑和從光源2發(fā)出的光的波長。 一般而言，假定從光源2發(fā)出 的光的波長為入，透鏡的數值孔徑為NA，由工藝決定的比例系數為 kl，則分辨率可以表達為klx入/NA。因此，主特;f正的孔徑面積(高 透射率區(qū)域的面積)和次特征的孔徑面積可以4艮據分辨率的表達式 并且根據發(fā)出的光的波長入和透鏡的數值孔徑NA來確定。
通過在主特征MP附近形成這樣的次特征SP，可以看到晶片上 的曝光特征的分布更加陡峭地變化(見圖2 (e))。 <圖案數據產生器>
如上所述這種光掩模MSK的布局典型地通過基于計算機的圖案 數據產生器來產生。
圖3是示出了作為用于實現(xiàn)體現(xiàn)本發(fā)明的圖案數據產生器的典 型硬件配置的計算機100的透視圖。圖4是示出了計算機100的硬 件配置的示意性配置圖示。
參照圖3,計算機100包括計算機主體101、顯示器102、 4定盤 103和鼠標104,該計算機主體101上承載FD (軟盤)驅動器111 和CD-ROM (光盤-只讀存儲器)驅動器113。參照圖4,除了 FD驅動器111和CD-ROM驅動器113之外， 計算機主體101還包括通過總線彼此連接的作為運算單元的CPU(中 央處理單元)105、存儲器106、作為存儲單元的硬盤107以及通信 接口 109。
根據本實施例的圖案數據產生器通過利用CPU 105執(zhí)行程序而 實現(xiàn)，這可以使用如存儲器106這樣的計算機硬件來執(zhí)行。 一般而 言，這種程序存儲在例如FD 112或CD-ROM 114的存儲介質中并分 布在整個網絡等上。這種程序被從存儲介質中例如通過FD驅動器 111或CD-ROM驅動器113讀出，或者通過通信接口 109而尋皮接收， 并且被存儲在硬盤107。另外，這種程序被從硬盤107讀出到存儲器 106，并通過CPU 105而4丸行。
作為運算處理部件的CPU 105順序執(zhí)行程序化指令并由此確定 根據本實施例的光掩模MSK的布局。存儲器106根據CPU 105對程 序的執(zhí)行而存儲各種信息片段。
顯示器102是用于顯示從CPU 105輸出的信息的顯示部件。作 為例子，顯示器102包括LCD(液晶顯示器)或CRT(陰極射線管)。 也就是，制備期間或完成后的光掩模MSK的布局顯示在顯示器102 上。
鼠標104根據諸如點擊或滑動的操作來從用戶接受命令。鍵盤 103根據輸入鍵來從用戶接受命令。
通信接口 109是用于建立計算機100與其它設備之間的通信的 設備。通信接口 109接受與要形成在晶片SB上的電路圖案對應的主 特征(設計圖案)的數據，并將所確定的光掩模MSK的布局的圖案
數據輸出到外部。
基于從上述圖案數據產生器輸出的圖案數據制備該光掩模 MSK。對于實際的光掩模MSK制備工藝，可以使用已知技術。 <完整處理〉
參照圖5，以下將描述有關根據本實施例的半導體器件制造方法 的處理過程。圖5是示出了該處理過程的流程圖。
參照圖5,通過上述圖案數據產生器確定光掩模MSK的布局。 更具體而言，圖案數據產生器接受代表要形成在晶片SB上的電路圖 案的主特征數據(步驟S2)。圖案數據產生器虛擬地將如此接受的 圖案數據展開并設置在坐標平面上。接下來，根據預定次圖案布局 規(guī)則，圖案數據產生器關于每個主特征將次特征設置在坐標平面上 (步驟S4)。另外，圖案數據產生器確定是否存在次特征規(guī)則的違 反(步驟S6)。次特征規(guī)則的違反包括其中虛擬設置的次特征產生 重疊部分的情況或者其中它們彼此過分靠近的情況。
當存在次特征規(guī)則的違反時(步驟S6中的"是")，圖案數據 產生器添加對所檢測的次特征的改變(步驟S8)并再次確定是否存 在次特征規(guī)則的違反(步驟S6)。
另一方面，除非存在次特征規(guī)則的違反(步驟S6中的"否")， 否則圖案數據產生器將當前布局確定為光掩模MSK的布局并輸出 代表如此確定的光掩模布局的圖案數據(步驟SIO)。在該階段中， 可以針對主特征進行光學接近校正(OPC) 。 OPC可以在不改變步 驟S6中確定的次特征形狀的情況下進行，或者可以同時進行次特征 形狀或位置的精細調整。
關于次特征規(guī)則的違反的對象，可以采用稍后將描述的多個規(guī) 則中的任何一個，而不總是必需采用所有規(guī)則。同樣關于用于確定 次特征的規(guī)則違反的處理，可以以串行或平行的方式來執(zhí)行。
之后，根據圖案數據產生器產生的圖案數據來制備光掩模MSK (步驟S12)。然后，使用如此制備的光掩模MSK,對晶片SB的 上表面執(zhí)行曝光處理(步驟S14)。另外，針對晶片SB執(zhí)行各種后 處理，由此制造了半導體器件(步驟S16)。
特別地，根據本實施例的圖案數據產生器利用 一個次特征置換 規(guī)則違反的多個次特征。在這種置換中，置換后的次特征的屬性諸 如尺寸、形狀和位置在不對所關注的次特征賦予優(yōu)先級的情況下來 確定。也就是說，置換后的次特征的屬性基于所有所關注的次特征
ii的屬性來確定。通過這種置換抑制了聚焦深度的惡化。作為結果， 即使在其中主特征隨機設置的情況下，聚焦深度也不會惡化并且可 以避免次特征的虛轉印(不必要部分的曝光)。
現(xiàn)在對步驟S6和步驟S8中描述的次特征規(guī)則的違反的內容以
及應對規(guī)則違反所采用的措施的內容提供以下描述。 <第一*見則>
圖6示出了其中根據預定次特征布局規(guī)則關于隨機設置的主特 征MP設置次特征SP的布局的例子。
參照圖6,主特征MP以每個邊長為例如50nm-90nm的四邊形 來形成。根據預定次特征布局規(guī)則，在晶片上與MP的側邊相關聯(lián) 的且與每個主特征MP的中心相距100nm-200nm的位置處，與每個 主特征MP的相應側邊平行地設置具有無法分辨的寬度 (20nm-70nm)的次特征SP。每個次特征SP的縱向長度例如為 80nm-150nm。
根據該次特征布局規(guī)則，會出現(xiàn)多個次特征SP的重疊部分?？?以確定這樣的次特征SP的重疊是一規(guī)則違反。關于這種次特征SP 的重疊部分，第一規(guī)則是應對其中次特征SP在其縱向上彼此基本垂 直地相交或接觸的情況(圖6中的"重疊部分")的措施。
圖7是說明體現(xiàn)本發(fā)明的第一規(guī)則的措施的圖示。在圖7所示 的光掩模中，設置有主特征201和202并且還設置有與主特征201 相關聯(lián)的次特征301、 302、 303和304以及與主特征202相關聯(lián)的 次特征305、 306、 307和308。在該光掩才莫中，次特征303和306 在其縱向上彼此垂直相交，并且次特征304和305在其縱向上也彼 此垂直相交。
根據第一規(guī)則，在其縱向上彼此基本垂直相交的多個次特征，
即正交次特征，由尺寸、形狀和布局位置與這些次特征不同的一個
次特征來置換。更具體而言，根據第一規(guī)則，虛擬地限定一個外部
四邊形，該外部四邊形的外圍包4舌正交次特4￡的最外部分，并且在 該外部四邊形內部設置一個在至少尺寸和形狀之一上與原始次特4正不同的替代次特征。
在圖7所示的例子中，由位于外部四邊形401內部的方形次特 征310來置換次特4i 303和306,該外部四邊形401包^r次特4正303 和306的最外部分作為其外圍的一部分。類似地，次特征304和305 由位于外部四邊形402內部的方形次特4正309置^:,該外部四邊形 402包括次特征304和305的最外部分作為其外圍的一部分。
置換后的次特征309和310優(yōu)選為方形，并且其一個側邊的長 度根據相應的外部四邊形確定并且在圖7所示的例子中設定為 30nm-70nm。優(yōu)選地，置換后的次特征310的中心位置與外部四邊形 401的中心相一致。類似地，優(yōu)選置換后的次特征309的中心位置與 外部四邊形402的中心相一致。
可替選地，優(yōu)選的是置換后的次特征310的中心位置與包括置 換前的次特征303和306的區(qū)域的重心相一致。類似地，優(yōu)選的是 置換后的次特征309的中心位置與包括置換前的次特征304和305 的區(qū)域的重心相一致。
通過這樣使置換后的次特征的中心位置與四邊形區(qū)域的中心位 置或者與包括置換前的次特征的區(qū)域的中心相一致，可以使置換后 的次特征呈現(xiàn)與置換前的次特征相同的效果。
如上所述，在不設定優(yōu)先級的情況下，置換后的次特征的屬性 (尺寸、形狀、布局位置)基于置換前的所有次特征的屬性(尺寸、 形狀、布局位置)來確定。
圖8 (a)和圖8 (b)示出了由體現(xiàn)本發(fā)明的第一規(guī)則的措施荻 得的效果。在這些圖中，圖8 (a)示出了在使用包括一個主特征MP 和分別在主特征MP的四個側邊附近i殳置的四個次特4正SP的光掩才莫 的情況下在晶片上的光強度分布(標準化分布)，圖8 (b)示出了 在使用包括三個主特征MP和虛擬設置在主特征MP的側邊附近的總 共十二個次特征的光掩模的情況下在晶片上的光強度分布，其中十 二個次特征中的三組(總共七個)由三個次特征SP，來置換。
如圖8(b)所示，可見通過應用根據本實施例的第一規(guī)則，即使由四邊形次特征置換多個正交次特征，關于最佳聚焦和-50nm散焦 的光強度分布也都可以維持其效果(聚焦深度的改進和虛轉印的抑制)。
因而，在根據本實施例的第一規(guī)則中，在與當虛擬設置時產生 相互重疊部分的多個次特征對應的位置處，由完成與這些次特征中 每個的功能相當的功能的一個次特征置換這些次特征，而不對這些 次特征賦予優(yōu)先級。因此，不用擔心刪除的次特征會如在采用其中 設定優(yōu)先級順序以刪除任何一個次特征的方法的情況中那樣惡化所 刪除的次特征所歸屬的主特征的聚焦深度。也就是，由置換所產生 的次特征可以確保置換前的次特征所歸屬的主特征的分辨率裕量 (聚焦深度裕量)。
在采用其中僅刪除正交次特征的重疊部分的方法的情況下，有 時存在這樣的情況，其中剩余的次特征的面積與掩模制備中的下限 尺寸相比變得過小。在這種情況下，必須刪除所有的次特征。然而， 在根據本實施例的第 一 規(guī)則中，分辨率裕量的這種惡化可以被抑制，
因為重疊的次特征由尺寸、形狀和布局位置不同的另 一次特征所置換。
而且，通過在包括原始次特征的最外部分作為其外圍的 一 部分 的外部四邊形的中心處或者在沿著原始次特;f正包圍的區(qū)域的重心處
設置置換產生的次特征，可以呈現(xiàn)與原始次特征的效果等同的效果。 此外，可以抑制由于允許保持縱向垂直相交的次特征而出現(xiàn)的 次特征的虛轉印。 <第一規(guī)則的第一變型>
如果根據上述第 一規(guī)則的置換后的次特征接近于多個主圖案， 則次特征可能將會與多個附近的主特征產生干擾，隨后會惡化次特 征的虛轉印裕量。更具體而言，在與主特征類似的效果下，會擔心 被多個主特征圍繞的次特征在晶片的相應位置處的峰值光強度會增 大，導致發(fā)生虛轉印。這種現(xiàn)象特別是在衰減型相移掩模的情況下 更為顯著。如果來自多個主特征的次峰值(出現(xiàn)在遠離主特征對應位置的位置處的光強度峰值)彼此重疊，則盡管不存在主圖案，也 會導致在晶片上的分辨率。如果次特征設置在這種來自主特征的次 峰值的重疊位置處，則進 一 步增加了對次特征的虛轉印的擔心。
在這樣的情況下，優(yōu)選地通過應用上述的第 一 規(guī)則對次特征進 行置換并進一步改變置換后的次特征。
圖9是說明體現(xiàn)本發(fā)明的第 一規(guī)則的第 一 變體的措施的圖示。
在圖9所示的光掩模中，設置有主特征204、 205、 206、 207和 208,并且還設置有次特征312、 313和314作為根據第一規(guī)則由與 主特征相關聯(lián)的次特征的置換所產生的次特征。
根據第 一規(guī)則的第 一變體，當置換后的任何次特征滿足以下條 件時，即滿足"該次特征和主特征之間的距離小于預定閾值距離，， 且"圍繞所關注的次特征的主特征數目超過預定閾值數目"時，改 變(減小)所關注的次特征的尺寸和形狀。作為例子，當每個主特 征的 一 個側邊的長度為5 0nm-90nm且置換后的次特征的 一 個側邊的 長度為30nm-70nm時，優(yōu)選地將上述預定閾值距離設定為250nm, 將上述預定閾值數目設定為3,使得次特征減小2nm-10nm。
因而，在根據本實施例的第一規(guī)則的第一變體中，根據次特征 和每個主特征之間的距離以及附近主特征的數目，進一步改變置換 后的每個主特征的尺寸和形狀，由此可以抑制次特征的虛轉印。 <第一規(guī)則的第二變體>
盡管在上述提及的圖6和圖7中示出了具有方形主圖案的光掩 模的例子，但以下將描述其中將本發(fā)明應用于具有相對長側邊的主 特征諸如線性布線的光掩模的情況。
圖10是說明體現(xiàn)本發(fā)明的第 一規(guī)則的第二變體的措施的圖示。
在圖IO所示的光掩模中，布置有主特征261、 262和263。根據 第一規(guī)則的第二變體，將各自具有無法分辨的寬度(20nm-80nm)的 第一次特征布置在晶片上與主特征261、 262和263的邊緣相距 40nm-100nm的位置處(圖10(a))。更具體而言，在圖10(a) 所示的光掩模中，布置有與主特征261相關聯(lián)的次特征501、 509、
15503和505,與主特征262相關聯(lián)的次特征502、 506、 507和508， 以及與主特征263相關聯(lián)的次特4i 504、 510、 511和512。
在這樣布置的次特征中， 一些次特征可以在它們的縱向上基本 垂直地彼此相交或接觸。鑒于這一點，根據第一規(guī)則的第二變體， 如上述第 一 規(guī)則那樣，在具有外部四邊形形狀的內部區(qū)域中設置替 代次特征，其外圍包括彼此垂直相交的多個次特征的最外部分。
在圖10 ( a)所示的例子中，由位于外部四邊形453內部的四邊 形次特征513來置換次特征508、 509和510,該外部四邊形453包 括這些原始次特征的最外部分作為其外圍的一部分(圖10 (b))。 在所示例子中，次特征513為具有側邊長度為20nm-80nm的方形。 其中設置次特征513的中心位置與包括原始次特征的(包圍)區(qū)域 的重心或外部四邊形453的中心相一致。
此外，根據第一規(guī)則的第二變體，在其中外部四邊形(其外圍 包括多個正交次特征的最外部分)的長側邊長度超過預定閾值長度 (例如100nm-200nm)的情況下，不執(zhí)行次特征的置換，而是刪除 包括重疊部分的區(qū)域。這是因為即使刪除次特征的一部分，由于其 長側邊長，次特征也完全呈現(xiàn)作為次分辨率輔助特征的功能。
在圖10 (a)所示的例子中，關于包括次特征501和502的最外 部分作為其外圍的一部分的外部四邊形451以及包括次特征501和 502的最外部分作為其外圍的一部分的外部四邊形452,不執(zhí)行位于 內部的四邊形次特征的置換，而是刪除分別包括次特征的重疊部分 的區(qū)域455和456。更具體而言，刪除圖10 (b)所示比外部四邊形 451的次特征501和502的正交重疊部分大預定量(例如5nm-30nm) 的區(qū)域455。類似地，刪除比外部四邊形452的次特4正503和504 的正交重疊部分大預定量的區(qū)域456。
在圖10(c)中示出了根據上述第一規(guī)則的第二變體確定的光掩 模布局。
因而，在根據本實施例的第一規(guī)則的第二變體中，除了上述第 一規(guī)則的效果之外，通過根據外部四邊形(其包括重疊次特征的最外部分作為其外圍的 一 部分)的尺寸利用不同的次特征置換重疊的 次特征或者刪除包括重疊部分的區(qū)域，還可以更有效地確保每個次 特征所歸屬的主特征的分辨率裕量(聚焦深度裕量)。
即使在不執(zhí)行次特征的置換的情況下，也可以避免次特征的虛 轉印，因為刪除了正交重疊部分。 <第二規(guī)則〉
圖11示出了其中根據預定次特征布局規(guī)則關于隨機設置的主特
征MP設置次特征SP的布局的例子。圖11所示的布局與圖6所示
的布局相同。
參照圖11,在其中如上述例子中那樣，具有無法分辨的寬度 (20nm-70nm)的次特征SP與主特征的側邊相平行地且根據預定次 特征布局規(guī)則，布置在晶片上均與相關聯(lián)的主特征MP的中心相距 100nm-200nm的位置處的情況下，出現(xiàn)了其中次特征SP在它們的縱 向上基本彼此平行靠近的部分(圖11中的"接近部分")或者重疊 部分(圖11中的"重疊部分")。
在圖11的接近部分的情況中，次特征間隔太小，在掩模制備中 會出現(xiàn)限值違反(MRC違反掩模規(guī)則檢查違反(Mask Rule Check offense))。作為針對MRC違反的應對4晉施，可想到刪除整個或部 分所關注的次特征或者添加次特征之間的接近部分作為次特征的一 部分。然而，關于前一種應對措施，用于對應主圖案的期望分辨率 裕量惡化，而關于后一種應對措施，會出現(xiàn)由于較寬的次特征線寬 引起的虛轉印。
關于圖ll所示的重疊部分，擔心會出現(xiàn)次特征的虛轉印，如其 中添加次特征之間的上述接近部分作為次特征的 一 部分的情況那樣。
第二規(guī)則是關于次特征S P的接近或重疊部分應對在次特征的縱 向上基本平行接近或重疊的部分的措施。
圖12和圖13是說明體現(xiàn)本發(fā)明的第二規(guī)則的措施的圖示。 在圖12所示的光掩模中，布置有主圖案211和主圖案212、以及與主特征211相關聯(lián)的次特征321、 322、 323和324以及與主特 征212相關聯(lián)的次特征325、 326、 327和328。在該光掩模中，次特 征324和326在它們的縱向上基本4皮此平行地靠近。作為結果，在 次特征324和326之間的區(qū)域329的尺寸變得太小，造成了 MRC違反。
根據第二規(guī)則，利用在尺寸、形狀和布局位置上與這些在縱向 上基本彼此平行靠近的多個次特征不同的一個次特征來置換這些次 特征。更具體而言，在外部四邊形(其外圍包括平行方式鄰近的次 特征的最外部分)的內部區(qū)域中設置替代次特征。
在圖12所示的例子中，通過位于外部四邊形411內部的四邊形 次特征330置換次特征324和326,該外部四邊形411包括次特征 324和326的最外部分作為其外圍的一部分。
優(yōu)選地，置換后的次特征為與所有置換前的次特征平行的四邊 形形狀。在圖12所示的例子中，置換后的次特征的寬度(短側邊寬 度)設定為20nm-60nm。置換后的次特征的長側邊長度根據置換前 的每個次特征的長側邊長度(即，外部四邊形的長側邊長度，該外 部四邊形的外圍包括置換前的次特征的最外部分)確定。更具體而 言，優(yōu)選地，置換后的次特征的長側邊長度大于外部四邊形的長側 邊長度。作為例子，基于對應的外部四邊形，置換后的次特征的長 側邊長度設定為大約+ 100nm。
優(yōu)選地，設置置換后的次特征的中心位置與外部四邊形411的 中心或包括置換前的次特征的區(qū)域的重心相 一 致。
另一方面，在圖13所示的光掩模中，布置有主特征221、 222 和223以及與主特征221相關聯(lián)的次特征321、 332、 333和334、與 主特征222相關聯(lián)的次特征335、 336和340以及與主特征223相關 聯(lián)的次特征337、 338和339。在該光掩沖莫中，次特征334、 336和 337在它們的縱向上基本彼此平行地靠近。
根據第二規(guī)則，即使在其中這三個次特征在它們的縱向上基本 彼此平行地靠近的情況下，所關注的這些次特征也由在尺寸、形狀和布局位置上不同的一個次特征置換。
在圖13所示的例子中，次特征334、 336和337由位于虛擬外 部四邊形421內部的四邊形次特征341所置換，該虛擬外部四邊形 421包括次特征334、 336和337的最外部分作為其外圍的一部分， 該次特征341與所有原始次特征平行。次特征341的長側邊長度設 定成使得大致與外部四邊形421的長側邊長度相一致。
如上所述，置換后的次特征的屬性(尺寸、形狀、布局位置) 基于置換前的所有次特征的屬性(尺寸、形狀、布局位置)所確定， 而無需設定優(yōu)先級。
圖14 (a)和圖14 (b)是示出了通過體現(xiàn)本發(fā)明的第二規(guī)則的 措施獲得的效果的圖示。在這些圖中，圖14 (a)示出了在使用具有 一個主特征MP和分別靠近主特征MP的四個側邊的四個次特征SP 的光掩模的情況下在晶片上的光強度分布(標準化分布)，圖14(b) 示出了在使用具有九個主特征MP和位于這九個主特征MP的側邊附 近的次特征的光掩模的情況下在晶片上的光強度分布，其中分別通 過次特征SP，置換除去了設置在外圍側邊上的次特征SP。
如圖14(b)所示，通過應用根據本實施例的第二規(guī)則，即使利 用四邊形次特征置換多個并行的次特征，對于最佳聚焦的光強度分 布和-50nm散焦的光強度分布而言，都可以維持其效果(聚焦深度 的改進和虛轉印的抑制)。
因而，在根據本實施例的第二規(guī)則中，多個重疊的次特征由實 現(xiàn)與這些重疊的次特征所實現(xiàn)的功能等同的功能的一個次特征所置 換，而不對這些重疊的次特征賦予優(yōu)先級。因此，不擔心所刪除的 次特征所歸屬的主特征的聚焦深度會如采用設定優(yōu)先級順序來刪除 任何一個次特征的方法的情況中那樣惡化。也就是，由置換所產生 的次特征可以確保原始次特征所歸屬的主特征的分辨率裕量(聚焦 深度裕量)。此外，可以實現(xiàn)沒有MRC違反的布局。
而且，通過用一個四邊形次特;f正置換多個次特征，可以減少掩 模制備中繪圖的數目并由此縮短掩模繪制時間。作為結果，可以制備與彎曲式連接的次特征相比具有高分辨率精度的光掩模。 <第二規(guī)則的第一變體>
在根據上述第二規(guī)則的置換后的次特征接近于多個主圖案的情 況中，次特征被主特征所干擾并會惡化其虛轉印裕量。更具體而言， 被主特征圍繞的次特征在晶片上相應位置處的峰值光強度增加并且 可能發(fā)生虛轉印。
在這樣的情況下，優(yōu)選的是改變通過應用上述第二規(guī)則由置換 而產生的次特征。
圖1 5是說明體現(xiàn)本發(fā)明的第二規(guī)則的第 一 變體的措施的圖示。
圖16是用于說明通過在由置換產生的次特征和主特征之間接近
所造成的晶片上主特征的變形的圖示。
在圖15所示的光掩模中，布置有主特征251、 252、 253和由根 據第二規(guī)則與主特征相關聯(lián)的次特征的置換產生的次特征294。如果 次特征294和每個主特征251、 252、 253 ;波此過分地接近，則在受 次特征千擾的情況下在轉印時會發(fā)生虛轉印。在圖15所示的光掩模 示例中，在主特征253和次特征294之間的距離是最小的。作為結 果，存在這樣的擔心與主特征253相關聯(lián)的晶片上的圖案會如圖 16那樣變形。
根據第二規(guī)則的第一變體，當滿足條件"次特征和每個主特征 之間的距離小于預定閾值距離"時，針對置換后的次特征執(zhí)行對所 關注的次特征的移動和對其尺寸的減小中的至少 一個。作為例子， 當置換后的次特征和每個主特征之間的距離變得小于100nm時，使 所關注的次特征遠離每個主特征移動約30nm,或使所關注的次特征 的寬度變窄約15nm。所關注的次特征的這種移動和寬度減小可以同 時進行。
因而，在根據本實施例的第二規(guī)則的第一變體中，通過根據次 特征和每個主特征之間的距離和/或主特征的數目，進一步改變置換
后的次特征的尺寸，可以抑制次特征的虛轉印。 <第二規(guī)則的第二變體>
20盡管在上面提及的圖11和圖12中，示出了其上布置有四邊形 主特征的光掩模的例子，但是下面將描述其中將本發(fā)明應用于這樣 的光掩模的情況，該光掩模的主特征具有相對長的側邊，諸如其上 設置的布線。
圖17是說明體現(xiàn)本發(fā)明的第二規(guī)則的第二變體的措施的圖示。
在圖17所示的光掩模中，設置有主特征271、 272和273。根據 第二規(guī)則的第二變體，在晶片上與主特征271、 272和273的邊緣相 距40nm-100nm的位置處設置具有無法分辨的寬度(20nm-80nm)的 第一次特征(圖17 (a))。更具體而言，在圖17 (a)所示的光掩 模中，設置有與主特征271相關聯(lián)的次特征511、 512、 513、 514、 與主特征272相關聯(lián)的次特征515、 516、 517、 518、以及與主特征 273相關聯(lián)的次特征519、 520、 521、 523。
在這樣設置的次特征中，會有一些次特征在它們的縱向上基本 并行地彼此靠近或者重疊。根據第二規(guī)則的第二變體，如上述的第 二規(guī)則那樣，利用尺寸、形狀和布局位置不同的一個次特征置換基 本平行地彼此靠近或重疊的多個次特征。
在圖17(a)所示的例子中，由位于外部矩形450內部的矩形次 特征523置換次特征514和516，該外部矩形450包括這些原始次特 征的最外部分作為其外圍部分(圖17(b))。在這種情況下，次特 征523的寬度(短側邊長度)設定在20nm-80nm,并且使其長側邊 長度大致與每個原始次特征514和516的長側邊長度一致。使設置 有次特4正523的中心位置與外部四邊形453的中心一致。
此外，次特征513、 517和519由四邊形次特征524所置換(圖 17 (b))。在這種情況中，次特征524的寬度(短側邊長度)設定 在20nm-80nm且使其長側邊長度大致與原始次特征519的長側邊長 度相一致。使設置有次特征524的中心位置與包括原始次特征513、 517和519的區(qū)域的重心相一致。
因而，在根據本實施例的第二規(guī)則的第二變體中，多個重疊的 次特征由實現(xiàn)與通過這些原始次特征所實現(xiàn)的功能等同的功能的次特征所置換，而不對原始次特征賦予優(yōu)先級。因此，與其中采用設 定優(yōu)先級順序并刪除任何一個次特征的方法的情況不同，并不擔心 所刪除的次特征所附屬的主特征的聚焦深度會惡化。
此外，通過在原始次特征的包圍區(qū)域的重心處設置由置換所產
可以得到更大程度的維持。 <第三規(guī)則〉
圖18示出了密集主特征的例子。在考慮了針對以相鄰主特征之 間的最小間隔(最小間距)的1.5-2.8倍那么寬的間隔設置的特征的 分辨率裕量和虛轉印裕量之后，針對這樣的密集主特征所初始設置
的每個次特征的寬度確定在20nm-70nm的范圍。如此確定的次特征 寬度比隔離設置的主特征的最佳寬度窄。
另一方面，為了改進隔離設置的主特征的分辨率裕量，次特征 越寬越為優(yōu)選。因此，在其中相鄰主特征之間的間距寬于預定值的 情況下，優(yōu)選使得次特征寬度較大。
根據第三規(guī)則，相鄰主特征之間的間距基于相鄰次特征之間的 距離來判定，如果相鄰主特征之間的間距大，則使次特征寬度大于 4刀士臺^(i。
圖19是說明體現(xiàn)本發(fā)明的第三規(guī)則的措施的圖示。在圖19所 示的光掩模中初始設置有主特征231、 232、 233和234。初始與主特 征231相關聯(lián)地設置有次特征351和352,初始與主特征232相關聯(lián) 地設置有次特征353和354,初始與主特征233相關聯(lián)地設置有次特 征355和356，以及初始與主特征234相關聯(lián)地i殳置有次特征357 和358。
例如，當次特征354和355之間的距離超過預定閾值距離(例 如80nm)時，通過具有更大寬度(例如，達+ 20nm)的次特征362 和363分別置換次特征354和355。類似地，也通過具有更大寬度(例 如，20nm)的次特征361和362分別置換次特征352和354。
另一方面，當次特征351和353之間的距離不超過預定閾值距的每個次特征的寬度。
根據第三規(guī)則，初始設置具有適于設置在中間間距處的主特征 的寬度的次特征，使得可以減少次特征無法設置的情況發(fā)生的可能 性，即使當存在密集主特征時也是如此。
在其中隔離地設置主圖案的情況下，對具有較大寬度的次特征 進行改變，由此可以改進主特征的分辨率裕量。 <第四規(guī)則〉
如上面結合第三規(guī)則所述的那樣，在考慮了針對以相鄰主特征
之間的最小間隔(最小間距)的1.5-2.8倍那么大的間隔設置的特征
的分辨率裕量和虛轉印裕量之后，針對這樣的密集主特征所初始設
置的每個次特征的寬度確定在20nm-70nm的范圍，如圖6所示。然 而，也出現(xiàn)了這樣的情況其中相鄰主特征之間的間距窄于預定值。 在這樣的情況下，優(yōu)選使得次特征寬度更窄，以便維持虛轉印裕量。 根據第四規(guī)則，相鄰主特征之間的間距基于相鄰次特征之間的
距離來判定，并且當所討論的間距較窄時，使得每個次特征的寬度 窄于初始值。
圖20和圖21是說明體現(xiàn)本發(fā)明的第四規(guī)則的措施的圖示。 在圖20所示的光掩模中初始地設置主特征241 、 242 、 243和244。 初始地針對主特征241設置次特征371 ，初始地針對主特征242設置 次特征372,初始地針對主特征243設置次特征373,初始地針對主 特征244設置次特征374。
根據第三規(guī)則，當滿足以下條件"次特征的長側邊和相鄰次特 征的長側邊之間的距離小于預定閾值距離(例如，20nm-200nm)" 以及"從次特征的短側邊到相鄰次特征的距離小于預定閾值距離(例 如達100nm)，，時，使得所關注的次特征的寬度(短側邊)窄于初 始值。
例如，在圖20中，當次特征371的長側邊與相鄰次特征373的 長側邊之間的距離小于預定閾值距離并且從次特征371的短側邊到 相鄰次特征的距離小于預定閾值距離時，通過具有更窄寬度(例如，
23達-10nm)的次特征381置換次特征371。類似地，同樣對于次特 征372、 373和374，通過寬度更窄的次特征382、 383和584來分別 置換次特征372、 373和374。
在圖21所示的光掩模中，初始地設置有主特征245、246和247。 初始地針對主特征245設置有次特征375，初始地針對主特征246 設置有次特征376，初始地針對主特征247設置有次特征377。
在圖21中，當次特征375的長側邊與次特征376的長側邊之間 的距離小于預定闞值距離并且從次特征375的短側邊到相鄰次特征 的距離小于預定閾值距離時，通過具有更窄寬度(例如，達-10nm) 的次特征385置換次特征375。類似地，同樣對于次特征376,通過 具有更窄寬度的次特征386來置換次特征376。
另一方面，當次特征377的長側邊與次特征375的長側邊之間 的距離或者次特征377的長側邊與次特征376的長側邊之間的距離 都超過預定閾值距離時，不改變次特征377的寬度。
根據第四規(guī)則，每個次特征的寬度基于相鄰次特征之間的距離 適當地改變。因此，即使針對其中主特征間距難以評估的布局也可 以適當地設定次特征寬度。作為結果，可以抑制次特征的虛轉印。
根據以上實施例，如上所述，即使在其中主特征隨機設置的情 況下也可以抑制聚焦深度的惡化。
特別地，本發(fā)明對于次分辨率輔助特征布局是有效的，不管掩 模是暗場掩模還是亮場掩模，或者不管掩模是二元掩模還是衰減型 相移掩模。
應理解到，上述實施例在所有方面都是說明性的而不是限制性 的。本發(fā)明的范圍不由上面的描述所表示，而是通過權利要求的范 圍來表示，并且應預期到，等同于權利要求范圍的含義以及落入權 利要求范圍內的所有改變都包括在本發(fā)明中。
權利要求
1.一種光掩模，用于利用曝光單元將圖案轉印到襯底，所述光掩模包括多個主特征，設置在與要轉印到所述襯底的所述圖案對應的位置處；多個第一次特征，與所述主特征的任何側邊相關聯(lián)并且設置在與相關聯(lián)的側邊間隔有預定距離的位置處；以及一個第二次特征，設置在與當虛擬設置時形成相互重疊部分的所述第一次特征相關聯(lián)的位置處，所述第二次特征設置為對所述第一次特征的替代，其中所述第二次特征的屬性基于所虛擬設置的與所述第二次特征相關聯(lián)的所有第一次特征的屬性來確定。
2. —種光掩模，用于利用曝光單元將圖案轉印到襯底，所述光 掩模包括多個主特征，設置在與要轉印到所述襯底的所述圖案對應的位 置處；多個第一次特征，與所述主特征的任何側邊相關聯(lián)并且設置在 與相關聯(lián)的側邊間隔有預定距離的位置處；以及一個第二次特征，設置在與當虛擬設置時彼此基本平行靠近的 所述第一次特征相關聯(lián)的位置處，所述第二次特征設置為對所述第 一次特征的替代，其中所述第二次特征的屬性基于所虛擬設置的與所述第二次特 征相關聯(lián)的所有第 一 次特征的屬性來確定。
3. 根據權利要求1或2所述的光掩模，其中所述第二次特征的 尺寸和形狀中的至少一個與所虛擬設置的與所述第二次特征相關聯(lián) 的第 一 次特征的尺寸和/或形狀不同。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的光掩模，其中所述第二 次特征設置在所虛擬設置的與所述第二次特征相關聯(lián)的第一次特征的外形中心處。
5. 根據權利要求1至3中任一項所述的光掩模，其中所述第二 次特征設置在所虛擬設置的與所述第二次特征相關聯(lián)的第一次特征 的區(qū)域的重心處。
6. 根據權利要求1所述的光掩模，其中當所虛擬設置的與所述 第二次特征相關聯(lián)的第一次特征彼此垂直相交時，所述第二次特征 基本為方形。
7. 根據權利要求1至5中任一項所述的光掩模，其中當所虛擬 設置的與所述第二次特征相關聯(lián)的第 一次特征彼此并行時，所述第 二次特征設置成與所虛擬設置的相關聯(lián)的第一次特征并行。
8. 根據權利要求7所述的光掩模，其中所述第二次特征的縱向 上的長度基本與所虛擬設置的與所述第二次特征相關聯(lián)的第一次特 征的外形的縱向上的長度一致。
9. 根據權利要求1至8中任一項所述的光掩模，其中所述第二 次特征的尺寸基于與其相鄰的主特征的距離以及與其相鄰的主特征 的數目來確定。
10. 根據權利要求1至9中任一項所述的光掩模，其中所述第 二次特征的位置基于與其相鄰的主特征的距離來確定。
11. 根據權利要求1至10中任一項所述的光掩模，其中所述第 一次特征和第二次特征中的每一個的尺寸基于與其相鄰的所述第一 次特征或第二次特征的距離來確定。
12. 根據權利要求1至11中任一項所述的光掩模，其中在所述 主特征以預定間距設置的前提下，所述第 一次特征中的每一個的寬 度預先確定。
13. —種半導體器件制造系統(tǒng)，包括權利要求1至12中所述的光掩模和曝光單元。
14. 一種半導體器件制造方法，包括利用權利要求1至12中所述的光掩模來將圖案轉印到襯底的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光掩模、半導體器件制造系統(tǒng)和半導體器件制造方法，其即使在主特征隨機設置的情況下也能夠抑制聚焦深度的惡化。次特征由位于外部四邊形內部的四邊形次特征置換，該外部四邊形包括原始次特征的最外部分作為其外圍的一部分。置換后的次特征優(yōu)選為方形，其側邊的長度根據相關聯(lián)的外部四邊形的長度確定。置換后的次特征的中心位置優(yōu)選地與外部四邊形的中心或者包括原始次特征的區(qū)域的重心相一致。
文檔編號G03F1/68GK101539720SQ20091000394
公開日2009年9月23日 申請日期2009年1月23日 優(yōu)先權日2008年3月21日
發(fā)明者南出步, 坂井淳二郎, 石橋學, 茂庭明美 申請人:株式會社瑞薩科技