CN104977799A - 一种优化光掩模图案制备参数的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种优化光掩模图案制备参数的方法，包括：提供光掩模，所述光掩模包括主图案区和至少两个测试图案；其中一个测试图案采用的条件参数与主图案区的条件参数相同；通过对比若发现采用与所述主图案区相同条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性比采用其他条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性更好，则继续采用原来的条件参数制备下一个光掩模主图案区；若发现采用其他条件参数制备的测试图案中有一测试图案的特征尺寸均匀性相对于采用与所述主图案区相同条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性更好，则采用该优化的条件参数制备下一个光掩模主图案区。本发明提供的优化方法可以方便快速的优化出曝光参数，优化周期短，优化操作简单。

Description

一种优化光掩模图案制备参数的方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种优化光掩模图案制备参数的方法。
背景技术
在半导体器件工艺中，光刻是特别重要的步骤。光刻的本质就是将电路结构复制到以后要进行刻蚀步骤的晶圆上。电路结构首先以一定的比例将图形形式制作在被称为光掩模的透明基板上，光源通过该光掩模将图形转移到晶圆的光刻胶，进行显影后，用后续的刻蚀步骤将图形成像在晶圆底层薄膜上，最终完成掩模图形的转移。
由此可见，在光刻步骤中，光源通过光掩模将图形复制到晶圆衬底的光刻胶层。因此，就需要在光掩模上制作图形。光掩膜图形的制造是流程衔接的关键部分，是流程中造价最高的一部分，也是限制最小线宽的瓶颈之一。在光掩膜的制造后段工艺中涉及光掩膜的曝光工艺。
曝光工艺是通过曝光灯或其他辐射源照射到光刻胶层上，使光刻胶层感光。曝光后的光刻胶会发生性质和结构上的变化，之后经过显影将可以图形准确复制到光刻胶涂层上。现有技术中制造光掩模图案时，采用的是单一的曝光条件对光掩模上的光刻胶进行曝光，曝光条件包括曝光量（dose）和线性度参数（linearity）等。利用单一的曝光条件制备的光掩模图案一旦被发现并不满足工艺要求时，则需要尝试改变曝光条件。但是理想的曝光条件是未知的，只能在之后的一次次尝试中找到合适的曝光条件，如果尝试的曝光条件都不能满足工艺，那进行过曝光工艺的光掩模板都不能再使用，这样既浪费时间也浪费光掩模板，增加制造的成本。
因此，提供一种优化光掩模图案制备参数的方法是本领域技术人员需要解决的课题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种优化光掩模图案制备参数的方法，用于解决现有技术的曝光工艺中参数条件优化过程长、不易实现优化的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种优化光掩模图案制备参数的方法，所述优化光掩模图案制备参数的方法至少包括：
提供一光掩模，所述光掩模包括利用设定的条件参数形成的主图案区、及位于所述主图案区边缘外的空白区域中的至少两个测试图案；其中一个测试图案采用的条件参数与主图案区的条件参数相同；
测试所述测试图案的特征尺寸均匀性，然后对比与所述主图案区具有相同条件参数的测试图案与采用其他条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性；
若发现采用与所述主图案区相同条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性比采用其他条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性更好，则继续采用原设定的条件参数制备下一个光掩模主图案区；若发现采用其他条件参数制备的测试图案中有一组条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性相对于采用与所述主图案区相同条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性更好，则采用该优化的条件参数制备下一个光掩模主图案区。
作为本发明优化光掩模图案制备参数的方法的一种优选方案，所述测试图案均匀分布于所述主图案区边缘外的空白区域。
作为本发明优化光掩模图案制备参数的方法的一种优选方案，所述测试图案对称分布于所述主图案区边缘外两侧的空白区域。
作为本发明优化光掩模图案制备参数的方法的一种优选方案，每一个测试图案的面积不超过空白区域面积的十分之一。
作为本发明优化光掩模图案制备参数的方法的一种优选方案，每一组条件参数中包含至少一个变化的参量。
作为本发明优化光掩模图案制备参数的方法的一种优选方案，所述主图案区用于形成晶圆电路结构。
作为本发明优化光掩模图案制备参数的方法的一种优选方案，所述主图案区设置为方形。
如上所述，本发明的优化光掩模图案制备参数的方法，包括步骤：提供一光掩模，所述光掩模包括利用设定的条件参数形成的主图案区、及位于所述主图案区边缘外的空白区域中的至少两个测试图案；其中一个测试图案采用的条件参数与主图案区的条件参数相同；测试所述测试图案的特征尺寸均匀性，然后对比与所述主图案区具有相同条件参数的测试图案与采用其他条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性；若发现采用与所述主图案区相同条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性比采用其他条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性更好，则继续采用原设定的条件参数制备下一个光掩模主图案区；若发现采用其他条件参数制备的测试图案中有一组条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性相对于采用与所述主图案区相同条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性更好，则采用该优化的条件参数制备下一个光掩模主图案区。本发明提供的优化方法可以方便快速的优化出曝光参数，优化周期短，优化操作简单，适用于光掩模的工业化生产中。
附图说明
图1为本发明优化光掩模图案制备参数的方法流程示意图。
图2为本发明优化光掩模图案制备参数的方法的光掩模示意图。
图3为本发明优化光掩模图案制备参数的方法的一具体实施例中光掩模示意图。
图4为本发明优化光掩模图案制备参数的方法的一具体实施例中线性度优化示意图。
元件标号说明
S1～S3     步骤
100        光掩模
1          主图案区
2          测试图案
3          空白区域
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种优化光掩模图案制备参数的方法，如图1所示，所述优化光掩模图案制备参数的方法至少包括：
S1，提供一光掩模，所述光掩模包括利用设定的条件参数形成的主图案区、及位于所述主图案区边缘外的空白区域中的至少两个测试图案；其中一个测试图案采用的条件参数与主图案区的条件参数相同；
S2，测试所述测试图案的特征尺寸（Critical dimension，CD）均匀性，然后对比与所述主图案区具有相同条件参数的测试图案与采用其他条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性；
S3，若发现采用与所述主图案区相同条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性比采用其他条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性更好，则继续采用原设定的条件参数制备下一个光掩模主图案区；若发现采用其他条件参数制备的测试图案中有一组条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性相对于采用与所述主图案区相同条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性更好，则采用该优化的条件参数制备下一个光掩模主图案区。
下面详细解释说明本发明提供的优化光膜图案制备参数的方法，如图2～图4所示。
首先，提供一光掩模100，所述光掩模包括主图案区1和测试图案2。
所述主图案区1用于形成晶圆电路结构，并且所述主图案区1是利用设定的条件参数形成的。所述光掩模100上除了主图案区1，其他为空白区域3。根据晶圆电路结构制造的要求，所述主图案区1一般为方形。
所述测试图案2则形成在主图案区1边缘外空白区域3外的任何位置，测试图案的存在不会影响晶圆电路结构的制备。进一步地，所述测试图案2均匀分布于所述主图案区1边缘外的空白区域3中。更进一步地，所述测试图案2靠近所述主图案区1的边缘，若测试图案2为偶数个，所述测试图案2对称分布于所述主图案区1边缘外两侧的空白区域3，并且测试图案2应尽量紧凑，便于曝光，还可以使光掩模上图案美观。而所述测试图案2的总个数由技术人员根据实际优化的参数情况来设置。
需要说明的是，所述测试图案2应为至少两个，而该些测试图案2中的任意一个测试图案所采用的条件参数与所述主图案区1采用的条件参数相同，便于后续各个测试图案2之间特征尺寸的对比。
请参阅图2，利用一曝光机台对空白区域3上的不同区域逐一进行曝光，获得的多个测试图案2均匀分布于主图案区1边缘外两侧的空白区域3中，每个测试图案2设置有不同的条件参数，其中，定义测试图案A′采用的条件参数与所述主图案区1采用的条件参数相同，其他测试图案2所采用的条件参数与主图案区1采用的条件参数均不相同。
还需要说明的是，每一组条件参数中包含有多个参量，该些参量中至少有一个参量为变化的参量，即需要优化的参量。根据实际工艺的需要，技术人员可以设定哪些参量是变化的，哪些为不变量。
在不同的条件参数下，形成的测试图案2的形状相同，在所述空白区域3中所占的面积也相同，以使各个测试图案2之间具有特征尺寸的可比性。作为本发明的一种优化的方案，所述测试图案2的面积不超过空白区域3面积的十分之一。
获得不同条件参数下的测试图案2之后，利用测试装置对所有测试图案2的特征尺寸均匀性逐一进行检测，然后将与所述主图案区1具有相同条件参数的测试图案A′与其他测试图案的特征尺寸的均匀性进行对比。
对比之后，若发现采用与所述主图案区1相同条件参数制备的测试图案A′的特征尺寸均匀性比采用其他条件参数制备的测试图案2的特征尺寸均匀性更好，则继续采用原设定的条件参数制备下一个光掩模主图案区；若发现采用其他条件参数制备的测试图案2中有一组条件参数制备的测试图案2的特征尺寸均匀性相对于采用与所述主图案区1相同条件参数制备的测试图案A′的特征尺寸均匀性更好，则采用该优化的条件参数制备下一个光掩模主图案区。
曝光工艺中需要设置很多参量，作为示例，本实施例中，以线性度参数为需要优化的参量，其他参量为固定量。请参阅附图3，光掩模上主图案区1使用了曝光条件A，经量测发现其特征尺寸不够均匀致使该掩模不能使用。而在此光掩模上的三个测试图案2分别使用了A、B、C三组曝光条件，经量测可得到三条特征尺寸均匀性趋势的结果，如图4所示。从图4中可看出，在曝光条件B下制备的光掩模图案的特征尺寸的均匀性最好，线条也最为平坦。因此，曝光条件B中的线性度参数是最终优化值，可直接以此依据选择曝光条件B作为重新制作光掩模的新曝光条件，而无需单独再制作测试掩膜板来优化曝光条件。
当然，在其他实施例中，也可以采用上述方法对其它参数进行优化，或对两个或两个以上参量进行同时优化，在此不再一一列示。
综上所述，本发明提供一种本发明的优化光掩模图案制备参数的方法，包括步骤：提供一光掩模，所述光掩模包括利用设定的条件参数形成的主图案区、及位于所述主图案区边缘外的空白区域中的至少两个测试图案；其中一个测试图案采用的条件参数与主图案区的条件参数相同；测试所述测试图案的特征尺寸均匀性，然后对比与所述主图案区具有相同条件参数的测试图案与采用其他条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性；若发现采用与所述主图案区相同条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性比采用其他条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性更好，则继续采用原设定的条件参数制备下一个光掩模主图案区；若发现采用其他条件参数制备的测试图案中有一组条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性相对于采用与所述主图案区相同条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性更好，则采用该优化的条件参数制备下一个光掩模主图案区。本发明提供的优化方法可以方便快速的优化出曝光参数，优化周期短，优化操作简单，适用于光掩模的工业化生产中。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种优化光掩模图案制备参数的方法，其特征在于，所述优化光掩模图案制备参数的方法
至少包括：
提供一光掩模，所述光掩模包括利用设定的条件参数形成的主图案区、及位于所述主图案区边缘外的空白区域中的至少两个测试图案；其中一个测试图案采用的条件参数与主图案区的条件参数相同；
测试所述测试图案的特征尺寸均匀性，然后对比与所述主图案区具有相同条件参数的测试图案与采用其他条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性；
若发现采用与所述主图案区相同条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性比采用其他条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性更好，则继续采用原设定的条件参数制备下一个光掩模主图案区；若发现采用其他条件参数制备的测试图案中有一组条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性相对于采用与所述主图案区相同条件参数制备的测试图案的特征尺寸均匀性更好，则采用该优化的条件参数制备下一个光掩模主图案区。
2.根据权利要求1所述的优化光掩模图案制备参数的方法，其特征在于：所述测试图案均匀分布于所述主图案区边缘外的空白区域。
3.根据权利要求1所述的优化光掩模图案制备参数的方法，其特征在于：所述测试图案对称分布于所述主图案区边缘外两侧的空白区域。
4.根据权利要求1～3任一项所述的优化光掩模图案制备参数的方法，其特征在于：每一个测试图案的面积不超过空白区域面积的十分之一。
5.根据权利要求1所述的优化光掩模图案制备参数的方法，其特征在于：每一组条件参数中包含至少一个变化的参量。
6.根据权利要求1所述的优化光掩模图案制备参数的方法，其特征在于：所述主图案区用于形成晶圆电路结构。
7.根据权利要求6所述的优化光掩模图案制备参数的方法，其特征在于：所述主图案区设置为方形。
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