专利名称：光学近接修正的方法
技术领域：
本发明是有关一种微影工艺(Lithography Process)，特别是有关一种光学近接修正(Optical Proximity Correction，OPC)的方法。
随着半导体元件的集成度日益增加，微影工艺所要求的分辨率(Resolution)也愈来愈高。由可分辨的最小尺寸(R)的定义R＝k1λ/NA(λ为光波波长，NA为光学系统的数值孔径(Numerical Aperture))可知，当数值孔径愈大时，分辨率就愈高，因此现行微影工艺所采用的曝光光学系统的数值孔径逐渐增加。
然而，当光学系统的数值孔径增至0.7以上时，却容易产生图案变形的缺点，由以下两项因素所致第一，曝光工艺采用的曝光光源皆属偏振光(Polarized Light)，具有电/磁场偏振方向互相垂直的P偏振光与S偏振光两种成分。当数值孔径小于0.7时，P偏振光与S偏振光二者的穿透系数是相同的；而当数值孔径大于0.7时，P偏振光的穿透系数即大于S偏振光的穿透系数，且二者的差异随数值孔径增加而增加。
第二，对某一特定指向的图案而言，P偏振光与S偏振光穿过光罩而在光阻层中造成的强度轮廓(Intensity Profile)并不相同，且二者的强度轮廓加成后即为决定光阻图形形状的总强度轮廓。
当数值孔径小于0.7时，由于P偏振光与S偏振光的穿透系数相同，所以不论图案的指向为何，所得的光阻图形间距离或图形宽度并不会随其指向而变。然而，当数值孔径大于0.7时，由于P偏振光的穿透系数高于S偏振光，所以随着图案指向的改变，光阻图形间距离或图形宽度会产生不一致的情形，以下将举例说明。
请参照
图1，是P/S偏振光的电场偏振方向，以及光罩100上的Y走向图案102与X走向图案104，其中P偏振光与S偏振光的电场偏振方向分别为X方向与Y方向，且Y走向图案102与X走向图案104具有相同的图形间距离a。
请参照图2A，是Y走向图案102在光阻层(未显示)中造成的强度轮廓。如图2A所示，由于Y走向图案102与S偏振光的偏振方向相同，故S偏振光的强度轮廓202s分布窄于P偏振光的强度轮廓202p分布。另一方面，由于P偏振光的穿透系数大于S偏振光，故强度轮廓202p的积分值大于强度轮廓202s。简单地说，就是Y走向图案102的总强度轮廓212由较宽的强度轮廓202p主导。
请参照图2B，是X走向图案104在光阻层(未显示)中造成的强度轮廓。如图2B所示，由于X走向图案104与P偏振光的电场偏振方向相同，故P偏振光的强度轮廓204p分布窄于S偏振光的强度轮廓204s分布。另一方面，由于P偏振光的穿透系数大于S偏振光，故强度轮廓204p的积分值大于强度轮廓204s。简单地说，就是X走向图案104的总强度轮廓214由较窄的强度轮廓204p主导。
请同时参照图2A与图2B，由于Y走向图案102的总强度轮廓212由较宽的强度轮廓202p主导，而X走向图案104的总强度轮廓214由较窄的强度轮廓204p主导，所以总强度轮廓212的分布大于总强度轮廓214。因此，当所使用的光阻型态为正光阻时，在一定的曝光启始强度设定Eth下X走向图案104的光阻图形间距离bX会小于Y走向图案102的光阻图形间距离bY。
为解决上述误差问题，采用高数值孔径的光学系统进行微影工艺前必须作一些修正。由于现有的光学近接修正模式(OPC Model)只是针对入射光的标量(Scalar)进行计算与设计，而未考虑入射光(P/S偏振光)的向量(Vector，即未考虑偏振方向)，所以无法有效弥补因P/S偏振光的穿透系数差异与图形指向改变所造成的强度轮廓差异，并使图形间距离或图形宽度随其指向变化，而产生不同比例的误差。
本发明提出一种光学近接修正的方法，适用于高数值孔径的微影工艺，其中曝光光源的P偏振光的穿透系数大于S偏振光。此方法是针对图形指向不同的各个图案，分别使用不同的光学近接修正模式进行修正，其中在修正任一图案时，考虑P偏振光与S偏振光的穿透系数的比值，以及此图案的图形指向与P偏振光/S偏振光的偏振方向的夹角。
由于本发明考虑每一个图案的图形指向而采用不同的光学近接修正模式，所以在高数值孔径下P偏振光的穿透系数大于S偏振光时，得以精确地计入P偏振光与S偏振光各自对图形指向互异的各图案的影响，并做出修正，使得各种指向的图案皆不会产生变形。
本发明还提出一种微影工艺，是在基底上形成光阻层后，使用经上述方法修正图案的光罩进行曝光，然后再进行显影以得到光阻图案。
由于本发明所提出的微影工艺中采用经本发明的光学近接修正方法修正的光罩，所以由其形成的各种指向的光阻图案皆可符合原先的设计。
在上述本发明的光学近接修正的方法与微影工艺中，光学近接修正模式可用锤头图形(Hammerhead)或角块图形(Serif)进行修正，或是以调整图形线宽的方式修正。另外，修正的模式可采用光学理论模型(Optics Model)、实验调整模型(Experiment Model)或二者兼用，前者是由光学理论计算而得，后者则是以实验失误-修正方式实现。
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明附图简单说明图1是P/S偏振光的电场偏振方向，以及公知技术中未修正的光罩上的Y走向图案与X走向图案；图2A/2B是公知技术中，P/S偏振光穿过Y/X走向图案而在光阻层中造成的强度轮廓与总强度轮廓，以及对应的光阻图形间距离；图3是P/S偏振光的电场偏振方向，以及本发明实施例中修正后的Y走向图案与X走向图案；以及图4A/4B是本发明实施例中，P/S偏振光穿过修正后的Y/X走向图案而在光阻层中造成的强度轮廓与总强度轮廓，以及对应的图形间距离或图形宽度。
附图标记说明100、300光罩102、302Y走向图案104、304X走向图案202p/s、204p/sP/S偏振光的强度轮廓402p/s、404p/sP/S偏振光的强度轮廓212、214、412、414总强度轮廓a、cY、cX光罩图形间距离bY、bX、d光阻图形间距离或图形宽度请继续参照图3，并同时参照图4A/4B，为便于比较Y走向图案302与X走向图案304所需的光学近接修正模式的差异，此处是以Y走向图案302的图形间距离cY为比较的基准，再以X走向图案304的图形间距离cX变化说明。首先，假定Y走向图案302的图形间距离cY已经过光学近接修正，且在一特定的曝光起始强度设定下，其总强度轮廓412(由P偏振光的强度轮廓402p与S偏振光的强度轮廓402s加成而得)可使Y走向光阻图形具有预设的图形间距离/图形宽度d(采用正光阻/负光阻时)，如图4A所示。
接着请同时比对图1、图2A与图2B，由于X走向图案104的总强度轮廓214分布窄于图形距离(a)相同的Y走向图案102的总强度轮廓212，并使得图形间距离(或图形宽度)bX小于bY，故此处X走向图案304的图形距离cX必须略大于cY。如此修正才能加宽X走向图案304的总强度轮廓414(由加宽的P偏振光强度轮廓404p与加宽的S偏振光强度轮廓404s加成而得)，并使其所致的光阻图形具有预设的图形间距离或图形宽度d。另外，图4B中绘出一虚线曲线来表示“未修正”的X走向图案所造成的总强度轮廓，以显示出总强度轮廓的宽度变化。
如上所述，本发明是考虑两种图案的图形走向与P偏振光/S偏振光的强度差异，采用不同的光学近接修正模式来修正光罩的Y走向图案与X走向图案，故能精确地计入p偏振光与S偏振光各自对Y走向图案与X走向图案的影响，并做出修正。
虽然本发明已以实施例说明如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求书为准。
权利要求
1.一种适用于微影工艺的光学近接修正的方法，该微影工艺使用一具有P偏振光与S偏振光的曝光光源，其特征为还使用具有复数个图案的一光罩，其中该P偏振光的穿透系数(Transmission Coefficient)大于该S偏振光，且任选两个图案的图形指向互异，该方法包括考虑该P偏振光的穿透系数与该S偏振光的穿透系数的比值，以及每一该些图案的图形指向与该S偏振光/该P偏振光的偏振方向的夹角，分别使用不同的一光学近接修正模式修正每一该些图案。
2.如权利要求1所述的光学近接修正的方法，其特征为该光学近接修正模式中采用了复数个修正图形，其中包括一锤头状修正图形。
3.如权利要求1所述的光学近接修正的方法，其特征为该光学近接修正模式中采用了复数个修正图形，其中包括一角块状修正图形。
4.如权利要求1所述的光学近接修正的方法，其特征为该些图案的图形指向共分两种，分为一第一图案与一第二图案。
5.如权利要求4所述的光学近接修正的方法，其特征为该第一图案与该第二图案的型式包括平行线状图案。
6.如权利要求5所述的光学近接修正的方法，其特征为光学近接修正前的该第一图案的间隔/宽度(Pitch/Size)与该第二图案相同。
7.如权利要求6所述的光学近接修正的方法，其特征为该第一图案与该第二图案的走向垂直；该第一图案的走向靠近该S偏振光的电场偏振方向，且该第二图案的走向靠近该P偏振光的电场偏振方向；以及光学近接修正后的该第二图案的图形间距离大于光学近接修正后的该第一图案的图形间距离。
8.一种微影工艺，其特征为包括下列步骤提供一基底；在该基底上形成一光阻层；提供具有一P偏振光与一S偏振光的一曝光光源，其中该P偏振光的穿透系数大于该S偏振光；提供具有复数个图案的一光罩，其中任选两个图案的图形指向互异，且每一该些图案皆已分别经过不同的一光学近接修正模式的修正，其中考虑该P偏振光与该S偏振光的穿透系数的比值，以及每一该些图案的图形指向与该P偏振光/该S偏振光的偏振方向的夹角；以及使用该曝光光源及该光罩对该基底进行曝光，再进行一显影步骤以得复数个光阻图案。
9.如权利要求8所述的微影工艺，其特征为光学近接修正模式中采用了复数个修正图形，其中包括一锤头状修正图形。
10.如权利要求8所述的微影工艺，其特征为该光学近接修正模式中采用了复数个修正图形，其中包括一角块状修正图形。
11.如权利要求8所述的微影工艺，其特征为该些图案的图形指向共分两种，分为一第一图案与一第二图案。
12.如权利要求11所述的微影工艺，其特征为该第一图案与该第二图案的型式包括平行线状图案。
13.如权利要求12所述的微影工艺，其特征为该些光阻图案区分为对应该第一图案的一第一光阻图案，以及对应该第二图案的一第二光阻图案，且该微影工艺的预定目标为使该第一光阻图案与该第二光阻图案具有相同的间隔/宽度(Pitch/Size)。
14.如权利要求13所述的微影工艺，其特征为该第一图案与该第二图案的走向垂直；该第一图案的走向靠近该S偏振光的电场偏振方向，且该第二图案的走向靠近该P偏振光的电场偏振方向；以及该第二图案的图形间距离大于该第一图案的图形间距离。
全文摘要
本发明公开了一种光学近接修正的方法，适用于高数值孔径的微影工艺，其中曝光光源含有偏振方向互相垂直的P偏振光与S偏振光，且P偏振光的穿透系数大于S偏振光。此方法针对图形指向不同的各个图案，分别使用不同的光学近接修正模式进行修正，其中在修正任一图案时，考虑P偏振光与S偏振光的穿透系数的比值，以及此图案的图形指向与P偏振光/S偏振光的偏振方向的夹角。
文档编号G03F1/36GK1392453SQ01129289
公开日2003年1月22日 申请日期2001年6月20日 优先权日2001年6月20日
发明者林顺利 申请人:旺宏电子股份有限公司