阅读说明：本技术 相位移光罩缺陷补偿方法、装置及相位移光罩 (Phase shift mask defect compensation method and device and phase shift mask ) 是由 不公告发明人 于 2018-09-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种相位移光罩缺陷补偿方法、装置及相位移光罩,方法包括：根据提供的相位移光罩,获取相位移光罩的参数；根据相位移光罩的参数建立检测模型；通过检测模型结合照明条件以及晶圆的光刻胶性质,计算出相位移光罩中的相位移垫层图案上的缺陷区域；缺陷区域为相位移光罩曝光时导致晶圆的表面出现破口的区域；根据缺陷区域的边界,确定需要覆盖在缺陷区域上的不透光层的边界；不透光层覆盖缺陷区域。本发明实施例通过检测相位移垫层图案中的缺陷区域,并在缺陷区域上覆盖不透光层,实现在通过相位移光罩对晶圆曝光时,在不透光层的作用下,与缺陷区域对应的晶圆表面位置处不再出现破口。(The invention relates to a phase shift photomask defect compensation method, a phase shift photomask defect compensation device and a phase shift photomask, wherein the method comprises the following steps: acquiring parameters of the phase shift mask according to the provided phase shift mask; establishing a detection model according to the parameters of the phase shift photomask; calculating a defect area on a phase shift cushion layer pattern in the phase shift photomask by combining the detection model with the illumination condition and the photoresist property of the wafer; the defect area is an area which causes the surface of the wafer to have a break when the phase shift photomask is exposed; determining the boundary of the non-light-transmitting layer which needs to be covered on the defect region according to the boundary of the defect region; the opaque layer covers the defect area. According to the embodiment of the invention, the defect area in the phase shift cushion layer pattern is detected, and the non-light-pervious layer covers the defect area, so that when the wafer is exposed through the phase shift photomask, under the action of the non-light-pervious layer, the position of the surface of the wafer corresponding to the defect area does not have a break.)

相位移光罩缺陷补偿方法、装置及相位移光罩

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，特别涉及一种相位移光罩缺陷补偿方法、装置及相位移光罩。

背景技术

在背景技术中，相位移光罩(PSM，phase shift mask)主要用于将预先设计的电子电路布局图案精确且清晰的转印到晶圆上。由于相位移光罩的穿透率不同，在曝光晶圆时，随着相位移光罩穿透率的增大，在晶圆上形成的面积较大的图案位置上会出现凹陷或开口。使得相位移光罩上的图案无法完整的转印到晶圆上。例如，如图1所示，采用穿透率为15％的相位移光罩进行曝光时，若相位移光罩上设计的图案尺寸较大，则曝光后，晶圆200上与该图案对应的光刻图案201位置会形成凹陷202。图2所示，采用穿透率为30％的相位移光罩进行曝光时，若相位移光罩上设计的图案尺寸较大，则曝光后，晶圆200上与该图案对应的光刻图案201位置中部会被完全贯穿，形成开口203。从而导致晶圆报废，降低了晶圆的成品率。

在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种相位移光罩缺陷补偿方法、装置及相位移光罩，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

根据本发明的第一方面实施例，提供一种相位移光罩缺陷补偿方法，包括：

根据提供的相位移光罩，获取所述相位移光罩的参数，所述相位移光罩具有相位移垫层图案及相位移线路图案；所述相位移垫层图案的长宽或直径大于等于200nm，所述相位移线路图案的线宽小于等于40nm；

根据所述相位移光罩的参数建立检测模型；

通过所述检测模型结合照明条件以及晶圆的光刻胶性质，计算出所述相位移光罩中的所述相位移垫层图案中的缺陷区域；其中，所述缺陷区域为所述相位移光罩曝光时导致所述晶圆的表面出现破口的区域，所述缺陷区域相对于所述相位移垫层图案更分离于所述相位移线路图案；以及

根据所述缺陷区域的第一边界，确定需要覆盖在所述缺陷区域上的不透光层的第二边界；其中，所述不透光层的第二边界位于所述缺陷区域的第一边界和所述相位移垫层图案的邻近边界之间，用于覆盖所述缺陷区域。

在一些实施例中，还包括：

根据确定的所述不透光层的第二边界，在所述缺陷区域上覆盖所述不透光层，以使所述相位移光罩曝光时，所述晶圆的表面上与所述垫层图案相对应的区域中无破口产生。

在一些实施例中，所述相位移光罩的参数至少包括：所述相位移光罩的穿透率以及所述相位移垫层图案的面积。

在一些实施例中，还包括：

判断所述相位移垫层图案的面积是否大于预设检测面积；

当所述相位移垫层图案的面积大于所述预设检测面积，执行根据所述相位移光罩的参数建立检测模型的步骤。

在一些实施例中，还包括：

判断所述相位移垫层图案的面积是否大于预设检测面积；

当所述相位移垫层图案的面积大于所述预设检测面积，则通过光强模型结合所述照明条件、所述晶圆的光刻胶性质以及所述相位移光罩的穿透率，计算所述相位移光罩投射到所述晶圆上的光强；

判断所述光强是否小于预设显影光强；

当所述光强小于预设显影光强，则执行根据所述相位移光罩的参数建立检测模型的步骤。

在一些实施例中，还包括：

对确定的所述不透光层的第二边界进行校正。

在一些实施例中，还包括：

当所述垫层图案上覆盖所述不透光层后，对所述垫层图案的工艺窗口重新确定切点。

在一些实施例中，所述不透光层的材料包含铬。

在一些实施例中，所述不透光层包含光穿透率小于等于6％的氮氧化硅钼层。

在一些实施例中，所述不透光层为矩形或与所述缺陷区域外轮廓相同的形状，所述缺陷区域的第一边界至所述不透光层的第二边界的距离介于5～10nm。

根据本发明的第二方面实施例，提供一种相位移光罩缺陷补偿装置，包括：

获取模块，用于根据提供的相位移光罩，获取所述相位移光罩的参数；

建模模块，用于根据所述相位移光罩的参数建立检测模型；

检测模块，用于通过所述检测模型结合照明条件以及晶圆的光刻胶性质，计算出所述相位移光罩中的相位移垫层图案上的缺陷区域；所述缺陷区域为所述相位移光罩曝光时导致所述晶圆的表面出现破口的区域；以及

确定模块，用于根据所述缺陷区域的第一边界，确定需要覆盖在所述缺陷区域上的不透光层的第二边界。

在一些实施例中，还包括：

补偿模块，用于根据确定的所述不透光层的第二边界，在所述缺陷区域上覆盖不透光层，以使所述相位移光罩曝光时，所述晶圆的表面上与所述相位移垫层图案相对应的区域中无破口产生。

在一些实施例中，还包括：

第一判断模块，用于判断所述相位移垫层图案的面积与预设检测面积的大小；若所述相位移垫层图案的面积大于所述预设检测面积，执行根据所述相位移光罩的参数建立检测模型的步骤。

在一些实施例中，还包括：

第二判断模块，用于判断所述相位移垫层图案的面积与预设检测面积的大小；若所述相位移垫层图案的面积大于所述预设检测面积，则通过光强模型结合所述照明条件、所述晶圆的光刻胶性质以及所述相位移光罩的穿透率，计算所述相位移光罩投射到所述晶圆上的光强；若所述光强小于预设显影光强，则执行根据所述相位移光罩的参数建立检测模型的步骤。

根据本发明的第三方面实施例，提供一种相位移光罩，包括：

透光基板；

相位移垫层图案和相位移线路图案，设置在所述透光基板上，所述相位移垫层图案的长宽或直径大于等于200nm，所述相位移线路图案的线宽小于等于40nm，所述相位移垫层图案具有缺陷区域，所述缺陷区域为所述相位移光罩曝光时导致晶圆的表面出现破口的区域，所述缺陷区域相对于所述相位移垫层图案更分离于所述相位移线路图案；以及

不透光层，设置在所述相位移垫层图案中，所述不透光层的第二边界位于所述缺陷区域的第一边界和所述相位移垫层图案的邻近边界之间，用于覆盖所述缺陷区域。

在一些实施例中，所述相位移垫层图案包括光穿透率介于20～30％且大于所述不透光层光穿透率的图案层。

在一些实施例中，所述相位移垫层图案和所述相位移线路图案为开设在所述透光基板中的凹槽结构，或所述相位移垫层图案和所述相位移线路图案为一体设置在所述透光基板上的凸起结构。

在一些实施例中，所述不透光层的材料包含铬。

在一些实施例中，所述不透光层包含光穿透率小于等于6％的氮氧化硅钼层。

在一些实施例中，所述不透光层为矩形或与所述缺陷区域外轮廓相同的形状，所述缺陷区域的第一边界至所述不透光层的第二边界的距离介于5～10nm。

本发明实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：本发明实施例通过检测相位移垫层图案中的缺陷区域，并在缺陷区域上覆盖不透光层，实现在通过相位移光罩对晶圆曝光时，在不透光层的作用下，与缺陷区域对应的晶圆表面位置处不再出现破口。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。

图1为现有技术中晶圆曝光后出现凹陷缺陷的示意图。

图2为现有技术中晶圆曝光后出现开口缺陷的示意图。

图3为本发明实施例的相位移光罩缺陷补偿方法的流程图。

图4为本发明实施例的相位移垫层图案上的缺陷区域的示意图。

图5为本发明实施例在缺陷区域上覆盖不透光层的示意图。

图6为本发明另一实施例的相位移光罩缺陷补偿方法的流程图

图7为本发明又一实施例的相位移光罩缺陷补偿方法的流程图。

图8为本发明实施例的相位移垫层图案覆盖不透光层的示意图。

图9为本发明实施例的相位移光罩缺陷补偿装置的示意图。

图10为本发明另一实施例的相位移光罩缺陷补偿装置的示意图。

图11为本发明实施例的相位移光罩的结构示意图。

图12为本发明实施例的相位移光罩的侧视结构示意图。

附图标号说明：

背景技术：

200-晶圆； 201-光刻图案； 202-凹陷；

203-开口。

本发明实施例：

10-相位移垫层图案； 11-缺陷区域； 12-不透光层；

100-相位移光罩； 31-获取模块； 32-建模模块；

33-检测模块； 34-确定模块； 35-补偿模块；

36-第一判断模块； 37-第二判断模块； 300-透光基板；

310-相位移垫层图案； 320-不透光层； 330-缺陷区域；

340-相位移线路图案； 111-第一边界； 121-第二边界；

13-相位移线路图案； S100～S500-步骤； S110～130-步骤；

10a～10c-相位移垫层图案；

3101-邻近边界； 3301-第一边界； 3201-第二边界。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通或两个组件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

如图3所示，本发明实施例提供了一种相位移光罩缺陷补偿方法，包括以下步骤：

S100：根据提供的相位移光罩，获取相位移光罩的参数。如图4所示，相位移光罩具有相位移垫层图案10及相位移线路图案13。相位移垫层图案10的长宽或直径大于等于200nm，相位移线路图案13的线宽小于等于40nm。

S200：根据相位移光罩的参数建立检测模型。已建好的检测模型可以与相位移光罩的参数进行关联后进行存储。当再次检测到参数相同或相似的相位移光罩时，可直接调取存储的已建好的检测模型直接使用。提高本实施例方法的执行速度。

S300：通过检测模型结合照明条件以及晶圆的光刻胶性质，计算出相位移光罩中的相位移垫层图案10上的缺陷区域11(如图4所示)。缺陷区域11反应到晶圆上为相位移光罩曝光时由于光学衍射，干涉效应导致相移垫层图案10投影到光刻胶上的内部部分区域没有光强。进而在显影时，本该全部显影开的相位移垫层图案10投影到光刻胶上的内部部分区域出现没有显影开的光刻胶，形成晶圆的表面出现破口的区域。缺陷区域11相对于相位移垫层图案10更分离于相位移线路图案13(即缺陷区域11至相位移线路图案13的最短距离大于相位移垫层图案10至相位移线路图案13的最短距离)。相位移垫层图案10可用于在曝光时，在晶圆上形成pad(连接垫)和/或space(间隔)。相位移垫层图案10上的缺陷区域11可以理解为是一个不可见的虚拟区域。破口可以理解为凹陷缺口，也可以理解为是贯通的孔洞。

S400：根据缺陷区域11的第一边界111，确定需要覆盖在缺陷区域11上的不透光层12的第二边界121(如图5所示)。其中，不透光层12覆盖缺陷区域11。

在一个实施例中，如图6所示，还包括步骤：

S500：根据确定的不透光层12的第二边界121，在缺陷区域11上覆盖不透光层12，以使相位移光罩曝光时，晶圆的表面上与相位移垫层图案10相对应的区域中无破口产生。由于不透光层12的设置，入射光线在相位移垫层图案10处被不透光层12遮挡，使得入射光线的穿透能力降低甚至消失，从而有效防止与缺陷区域11对应的晶圆表面位置处出现破口。

在一个实施例中，不透光层12的面积大于缺陷区域的面积。优选地，缺陷区域11的第一边界111距离不透光层12的边界5～10nm。即在计算出缺陷区域11的第一边界111和面积后，在覆盖不透光层12时，沿缺陷区域11的第一边界111向外部扩展5～10nm的距离，从而确定出需要覆盖的不透光层12的第一边界111。

在一个优选地实施例中，不透光层12的面积大于缺陷区域11的面积，且不透光层12的面积小于相位移垫层图案10的面积。不透光层12位于相位移垫层图案10的区域内。

在一个实施例中，相位移光罩的参数至少包括：相位移光罩的穿透率以及相位移垫层图案10的面积。还可以包括相位移垫层图案10的形状、边界尺寸、材料以及相位移垫层图案10的穿透率等参数。需要说明的是，相位移光罩与相位移垫层图案10的穿透率可以相同。

在一个实施例中，照明条件至少包括数值孔径(NA，Numerical Aperture)、相干度(sigma)和/或光的偏振。晶圆的光刻胶性质至少包括：折射率、介电常数和/或扩散长度。

在一个实施例中，相位移光罩缺陷补偿方法，还包括步骤：

判断相位移垫层图案10的面积是否大于预设检测面积。

当相位移垫层图案10的面积大于预设检测面积，执行根据相位移光罩的参数建立检测模型的步骤S200。

当相位移垫层图案10的面积小于预设检测面积，则相位移光罩的相位移垫层图案10上不存在缺陷区域，进程结束。

优选地，预设检测面积不小于200x200nm的区域。

在一个实施例中，相位移光罩缺陷补偿方法，如图7所示，还包括步骤：

S110：判断相位移垫层图案10的面积是否大于预设检测面积。若相位移垫层图案10的面积小于预设检测面积，则相位移光罩的相位移垫层图案10上不存在缺陷区域，进程结束。若相位移垫层图案10的面积大于预设检测面积，则执行步骤S120。

S120：通过光强模型结合照明条件、晶圆的光刻胶性质以及相位移光罩的穿透率，计算相位移光罩投射到晶圆上的光强。

S130：判断光强是否小于预设显影光强。若光强小于预设显影光强，则执行根据相位移光罩的参数建立检测模型的步骤S200。若光强大于预设显影光强，则相位移光罩的相位移垫层图案10上不存在缺陷区域，进程结束。

需要说明的是，预设检测面积和预设显影光强可根据经验值进行选择，或是根据产品需求进行设定。

在一个实施例中，不透光层12的材料包含铬(Cr)。

在一个可变化的实施例中，不透光层12的材料包含MoSi或氮氧化硅钼层(MoSiON)。

在一个实施例中，本发明实施例的方法主要应用于穿透率不低于6％的相位移光罩。由于穿透率越高晶圆上出现破口的机率越大，因此，优选地，本发明实施例的方法应用于穿透率不低于15％的相位移光罩。

在一个具体实施方式中，不透光层12包含光穿透率小于等于6％的氮氧化硅钼层(MoSiON)

在一个实施例中，不透光层12为矩形或与缺陷区域外轮廓相同的形状。

在一个实施例中，上述各步骤可由一个执行主体执行，也可由多个执行主体执行。执行主体可以为硬件、软件或硬件与软件结合。

例如，步骤S100至S400可由ORC(optical rule check，光学规则检测)软件执行。步骤S500可由OPC(Optical Proximity Correction，光学邻近矫正)软件执行。又如，步骤S100-S500均由ORC软件执行，或步骤S100-S500均由OPC软件执行。

在一个应用实例中，如图8所示，在一个相位移光罩100中，当相位移垫层图案10a的尺寸为1000x1000nm时，覆盖的不透光层12至少为500x500nm。当相位移垫层图案10b的尺寸为500x500nm时，覆盖的不透光层12至少为200x200nm。当相位移垫层图案10c的尺寸为200x500nm时，则不需要覆盖不透光层，在该尺寸内，曝光时晶圆上不会出现破口。

在一个实施例中，相位移光罩缺陷补偿方法，还包括步骤：当相位移垫层图案10上覆盖不透光层12后，对相位移垫层图案10的工艺窗口重新确定切点。以保证光学邻近修整时切点的准确。

本发明实施例提供了一种相位移光罩缺陷补偿装置，如图9所示，包括：

获取模块31，用于根据提供的相位移光罩，获取相位移光罩的参数。

建模模块32，用于根据相位移光罩的参数建立检测模型。

检测模块33，用于通过检测模型结合照明条件以及晶圆的光刻胶性质，计算出相位移光罩中的相位移垫层图案上的缺陷区域；缺陷区域为相位移光罩曝光时导致晶圆的表面出现破口的区域。

确定模块34，用于根据所述缺陷区域的边界，确定需要覆盖在所述缺陷区域上的不透光层的边界。

在一个实施例中，如图10所示，补偿模块35，用于在缺陷区域上覆盖不透光层，以使相位移光罩曝光时，晶圆的表面上与相位移垫层图案相对应的区域中无破口产生；其中，不透光层的面积大于缺陷区域的面积。

在一个实施例中，如图10所示，相位移光罩缺陷补偿装置还包括：

第一判断模块36，用于判断相位移垫层图案的面积与预设检测面积的大小；若相位移垫层图案的面积大于预设检测面积，执行根据相位移光罩的参数建立检测模型的步骤。

在一个实施例中，如图10所示，相位移光罩缺陷补偿装置还包括：

第二判断模块37，用于判断相位移垫层图案的面积与预设检测面积的大小；若相位移垫层图案的面积大于预设检测面积，则通过光强模型结合照明条件、晶圆的光刻胶性质以及相位移光罩的穿透率，计算相位移光罩投射到晶圆上的光强；若光强小于预设显影光强，则执行根据相位移光罩的参数建立检测模型的步骤。

本发明实施例提供了一种相位移光罩，如图11、12所示，包括：

透光基板300。

相位移垫层图案310和相位移线路图案340，设置在透光基板300上。相位移垫层图案310的长宽或直径大于等于200nm，相位移线路图案340的线宽小于等于40nm。相位移垫层图案310具有缺陷区域330，缺陷区域330为相位移光罩曝光时导致晶圆的表面出现破口的区域，缺陷区域330相对于相位移垫层图案310更分离于相位移线路图案340。

不透光层320，设置在相位移垫层图案310中。不透光层320的第二边界3201位于缺陷区域330的第一边界3301和相位移垫层图案310的邻近边界3101之间，用于覆盖缺陷区域。

在一个实施例中，相位移垫层图案310的光穿透率介于20～30％。

在一个实施例中，相位移垫层图案310和相位移线路图案340为开设在透光基板300上的凹槽结构，或相位移垫层图案310和相位移线路图案340为设置在透光基板上的凸起结构。在一个具体示例中，相位移垫层图案310和相位移线路图案340可以是附加于透光基板300的MoSi层或其他已知相位移材料层上的凸起结构。

本发明实施例的高穿透相位移光罩不仅满足了制造晶圆上细微的线路图形的设计要求，并且解决了大面积图案的破口问题。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。