CN106896638B - 一种通过预补值来快速建立光刻工艺条件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过预补值来快速建立光刻工艺条件的方法，首先确定参数相同的掩模版的基准工艺条件，再确定第一掩模版的最佳工艺条件，之后计算第一掩模版最佳工艺条件偏离基准工艺条件的比率，若该比率大于等于设定阈值，则第一掩模版送检调查，若该比率小于设定阈值，则根据上述比率和第二掩模版基准工艺条件确定第二掩模版的最佳工艺条件，以此类推，确定剩余掩模版的最佳工艺条件。本发明提供的一种通过预补值来快速建立光刻工艺条件的方法，可以快速建立光刻工艺条件，减少确定最佳离焦量和曝光量的试生产时间，较快导入新品，提高生产能力。

Description

一种通过预补值来快速建立光刻工艺条件的方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种通过预补值来快速建立光刻工艺条件的方法。
背景技术
光刻工艺是集成电路制造技术最核心的工序之一，掩模版作为光刻中必不可少的物件对光刻工艺影响巨大。制作掩模版的基材是光掩模基版，不同掩模版供应商提供的掩模版会使用不同供应商提供的不同光掩模基版制作，或使用相同供应商提供的不同批次的光掩模基版制作。由于光掩模基版的差异以及掩模版制作工艺的差异，造成光刻接收到的掩模版质量会有差异，进而导致不同产品的最佳工艺条件会有差异。
在光刻过程中需要设置工艺条件，其中包括离焦量和曝光量，离焦量和曝光量在一定范围内时，光刻工艺能提供所需要的线宽和套刻误差。光刻工程师要保证掩模版上所有图形都有恰当的工艺条件。为了确定每个掩模版的最佳工艺条件，通常的做法是针对每一个掩模版做焦距-能量矩阵，找出最佳曝光能量和焦距，并做工艺窗口分析，最终找出最适合的离焦量和曝光范围。焦距-能量矩阵表示在一片硅片上曝出不同能量和焦距的二维分布测试图案，如图1所示，即在横向方向上各个不同区域采用不同的曝光量设定，在纵向方向上各个不同区域采用不同的离焦量设定，从而实现在各个区域采用不同的曝光量设定和/或不同的离焦量设定，并最终通过光刻在各个区域内形成相同图像，并测量各个区域所形成的图像，从而得到晶圆上不同区域形成的图像CD值及其所对应的的曝光量和离焦量的全部数据集，依据得到的图像最佳CD值最终确定进行光刻的最佳离焦量和曝光量。
在现有的光刻工艺中，通常采用对每个当层的掩模版做焦距-能量矩阵来确定其最佳光刻工艺条件，这种做法的问题是每次确定新工艺条件需要花费额外的机时和人力。为了减少确定新的工艺条件所花费的时间，光刻工程师会根据掩模版线宽尺寸误差预估能量，但这种预测方法无法预估焦距；或者是仅凭个人经验预估工艺条件，这种预估没有理论支持，必然带有一定的主观误差。
现在新产品生产启动要求越来越快，如何在新产品导入时减少确定工艺条件的试生产时间并保证工艺条件的准确性是我们要面对的一个问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种通过预补值来快速建立光刻工艺条件的方法，可以快速建立光刻工艺条件，减少确定最佳离焦量和曝光量的试生产时间，较快导入新品，提高生产能力。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种通过预补值来快速建立光刻工艺条件的方法，包括以下步骤：
SO1：将参数相同的掩模版标记为第一掩模版、第二掩模版……第N掩模版，上述掩模版在光刻过程中分别对应第一光刻层、第二光刻层……第N光刻层；
SO2：根据技术平台中的经验值确定上述第一掩模版、第二掩模版……第N掩模版的基准工艺条件中离焦量为F1BSL+/-F1BSLW nm、F2BSL+/-F2BSLW nm……FNBSL+/-FNBSLW nm；曝光量为E1BSL+/-E1BSLW mJ·cm-2、E2BSL+/-E2BSLW mJ·cm-2……ENBSL+/-ENBSLW mJ·cm-2；
SO3：对第一掩模版对应的第一光刻层做焦距-能量矩阵，确定最佳工艺条件中离焦量为F1EXP nm、曝光量E1EXP mJ·cm-2；
SO4：计算第一掩模版的最佳工艺条件偏离基准工艺条件的比率M，所述比率M分为离焦量比率M1和曝光量比率M2，并判断该比率是否超过设定的阈值，若M1或M2等于或大于设定的阈值，将第一掩模版送检调查，经过修正之后重复SO3步骤，若M1和M2同时小于设定的阈值，开始SO5步骤；
SO5：根据上述比率和第二掩模版的基准工艺条件确定第二掩模版的最佳工艺条件，F2EXP＝F2BSL+F2BSLW·M1nm,E2EXP＝E2BSL+E2BSLW·M2mJ·cm-2；
SO6：以此类推，根据上述比率M和第N掩模版的基准工艺条件确定第N掩模版的最佳工艺条件，FNEXP＝FNBSL+FNBSLW·M1nm,ENEXP＝ENBSL+ENBSLW·M2mJ·cm-2；
优选地，所述离焦量比率M1＝(F1EXP-F1BSL)/F1BSLW且M1的取值范围为10-60％。
优选地，所述曝光量比率M2＝(E1EXP-E1BSL)/E1BSLW且M2的取值范围为8-60％。
优选地，所述参数相同的掩模版同时满足类型相同、规格相同和制作掩模版的基版为同一批次三个条件。
优选地，所述类型为双极型掩模版、相转移掩模版、交替相移掩模版中的一种。
优选地，所述规格包括测量图形类型、线宽允许的最大缺陷和放大或缩小的倍率和平整度。
优选地，所述制作掩模版的基版为在石英衬底上沉积Cr或MoSi的基版。
优选地，在SO3步骤中，还可以对第一掩模版对应的第一光刻层做小批量的试生产，确定最佳工艺条件为F1EXP nm、曝光量E1EXP mJ·cm-2。
本发明的有益效果为：本发明通过预补值校正参数相同的一批掩模版的最佳工艺条件，只需要做一次曝光量-离焦量矩阵就可以得到参数相同的一批掩模版的最佳工艺条件。因此，本发明可以快速建立光刻工艺条件，有效减少确定光刻工艺最佳离焦量和曝光量的试生产时间，节省机时和人力，快速启动新产品生产，提高生产能力；同时也可以使用第一掩模版的最佳工艺条件偏离基准工艺窗口最佳值比率(F1EXP-F1BSL)/F1BSLW和(E1EXP-E1BSL)/E1BSLW监测入厂掩模版的质量。
附图说明
图1为现有技术中利用焦距-能量矩阵确定最佳光刻工艺条件的方法示意图。
图2为本发明的实施流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、特征和有点能够更加明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本发明提供的一种通过预补值来快速建立光刻工艺条件的方法，具体包括以下步骤：
SO1：将参数相同的掩模版标记为第一掩模版、第二掩模版……第N掩模版，上述掩模版在光刻过程中分别对应第一光刻层、第二光刻层……第N光刻层。
本步骤中的参数相同指的是第一掩模版、第二掩模版……第N掩模版同时满足类型相同、规格相同和制作掩模版的基版为同一批次这三个条件。其中，第一掩模版、第二掩模版……第N掩模版可以同时为双极型掩模版、相转移掩模版或交替相移掩模版中的一种类型。第一掩模版、第二掩模版……第N掩模版中的测量图形类型、线宽允许的最大缺陷和放大或缩小的倍率和平整度均相同。同时，制作第一掩模版、第二掩模版……第N掩模版的掩模版基版为同一批次；即制作掩模版的基版是在规格尺寸相同的石英衬底上沉积浓度相同厚度相同的Cr或MoSi的基版。
SO2：根据技术平台中的经验值确定上述第一掩模版、第二掩模版……第N掩模版的基准工艺条件中离焦量为F1BSL+/-F1BSLW nm、F2BSL+/-F2BSLW nm……FNBSL+/-FNBSLW nm；曝光量为E1BSL+/-E1BSLW mJ·cm-2、E2BSL+/-E2BSLW mJ·cm-2……ENBSL+/-ENBSLW mJ·cm-2。
在此步骤中，上述基准工艺条件中的离焦量和曝光量的确定主要是通过存储在技术平台中的以往光刻工艺条件来确定，即根据经验值确定同一批次不同光掩模版的基准工艺条件。
SO3：对第一掩模版对应的第一光刻层做焦距-能量矩阵，确定最佳工艺条件中离焦量为F1EXP nm、曝光量E1EXP mJ·cm-2。
在此步骤中，焦距-能量矩阵表示在一片硅片上曝出不同能量和焦距的二维分布测试图案，即在横向/纵向方向上各个不同区域采用不同的曝光量设定，在纵向/横向方向上各个不同区域采用不同的离焦量设定，从而实现在各个区域采用不同的曝光量设定和/或不同的离焦量设定，并最终通过光刻在各个区域内形成相同图像，并测量各个区域所形成的图像，从而得到晶圆上不同区域形成的图像CD值及其所对应的的曝光量和离焦量的全部数据集，依据得到的图像最佳CD值最终确定进行光刻的最佳离焦量和曝光量。
同时，此步骤中还可以通过小批量的试生产来确定第一掩模版的最佳工艺条件，即通过多次不同工艺条件的设置来进行光刻，并测量每次光刻的图像，根据不同图像的CD值来确定最佳工艺条件。
SO4：计算第一掩模版的最佳工艺条件偏离基准工艺条件的比率M，所述比率M分为离焦量比率M1和曝光量比率M2，并判断该比率是否超过设定的阈值，若M1或M2等于或大于设定的阈值，将第一掩模版送检调查，经过修正之后重复SO3步骤，若M1和M2同时小于设定的阈值，开始SO5步骤。
此步骤中，离焦量比率M1＝(F1EXP-F1BSL)/F1BSLW且M1的取值范围为10-60％。曝光量比率M2＝(E1EXP-E1BSL)/E1BSLW且M2的取值范围为8-60％。在生产工艺中具体的M1和M2的取值根据技术平台中存储的经验值来确定。
SO5：根据上述比率和第二掩模版的基准工艺条件确定第二掩模版的最佳工艺条件，F2EXP＝F2BSL+F2BSLW·M1nm,E2EXP＝E2BSL+E2BSLW·M2mJ·cm-2。
SO6：以此类推，根据上述比率M和第N掩模版的基准工艺条件确定第N掩模版的最佳工艺条件，FNEXP＝FNBSL+FNBSLW·M1nm,ENEXP＝ENBSL+ENBSLW·M2mJ·cm-2。
因为第一掩模版、第二掩模版……第N掩模版的参数相同，采用本发明的预补值校正同一批掩模版的最佳工艺条件，只需要做一次曝光量-离焦量矩阵就可以得到参数相同的一批掩模版的最佳工艺条件，因此，本发明可以快速建立光刻工艺条件，有效减少确定光刻工艺最佳离焦量和曝光量的试生产时间，节省机时和人力，快速启动新产品生产，提高生产能力。
实施例1
SO1：将参数相同的掩模版标记为第一掩模版、第二掩模版……第N掩模版，
上述掩模版在光刻过程中分别对应第一光刻层、第二光刻层……第N光刻层；
SO2：根据技术平台中的经验值确定上述第一掩模版、第二掩模版……第N掩模版的基准工艺条件中离焦量为F1BSL+/-F1BSLW＝0+/-100nm、F2BSL+/-F2BSLW＝0+/-120nm……FNBSL+/-FNBSLW＝0+/-110nm；曝光量为E1BSL+/-E1BSLW＝23+/-2mJ·cm-2、E2BSL+/-E2BSLW＝23+/-2.5mJ·cm-2……ENBSL+/-ENBSLW＝23+/-3.0mJ·cm-2mJ·cm-2；
SO3：对第一掩模版对应的第一光刻层做焦距-能量矩阵，确定最佳工艺条件中离焦量为F1EXP＝+10nm、曝光量E1EXP＝23.5mJ·cm-2；
SO4：计算第一掩模版的最佳工艺条件偏离基准工艺条件的比率M，所述比率M分为离焦量比率M1和曝光量比率M2，M1＝(F1EXP-F1BSL)/F1BSLW＝10％，M2＝(E1EXP-E1BSL)/E1BSLW＝25％并判断该比率是否超过设定的阈值，技术平台确定M1阈值为30％，M2阈值为45％。可以看出M1<30％，M2<45％。
SO5：根据上述比率和第二掩模版的基准工艺条件确定第二掩模版的最佳工艺条件，F2EXP＝F2BSL+F2BSLW·M1＝12nm,E2EXP＝E2BSL+E2BSLW·M2＝23.6mJ·cm-2；
SO6：以此类推，根据上述比率M和第N掩模版的基准工艺条件确定第N掩模版的最佳工艺条件，FNEXP＝FNBSL+FNBSLW·M1＝11nm,ENEXP＝ENBSL+ENBSLW·M2＝23.8mJ·cm-2。
以上所述仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用于限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种通过预补值来快速建立光刻工艺条件的方法，其特征在于，包括以下步骤：
SO1：将参数相同的掩模版标记为第一掩模版、第二掩模版……第N掩模版，上述掩模版在光刻过程中分别对应第一光刻层、第二光刻层……第N光刻层；所述参数相同的掩模版同时满足类型相同、规格相同和制作掩模版的基版为同一批次三个条件；
SO2：根据技术平台中的经验值确定上述第一掩模版、第二掩模版……第N掩模版的基准工艺条件中离焦量为F1BSL+/-F1BSLWnm、F2BSL+/-F2BSLWnm……FNBSL+/-FNBSLWnm；曝光量为E1BSL+/-E1BSLWmJ·cm-2、E2BSL+/-E2BSLWmJ·cm-2……ENBSL+/-ENBSLWmJ·cm-2；
SO3：对第一掩模版对应的第一光刻层做焦距-能量矩阵，确定最佳工艺条件中离焦量为F1EXPnm、曝光量E1EXPmJ·cm-2；
SO4：计算第一掩模版的最佳工艺条件偏离基准工艺条件的比率M，所述比率M分为离焦量比率M1和曝光量比率M2，并判断该比率是否超过设定的阈值，若M1或M2等于或大于设定的阈值，将第一掩模版送检调查，经过修正之后重复SO3步骤，若M1和M2同时小于设定的阈值，开始SO5步骤；其中，所述离焦量比率M1＝(F1EXP-F1BSL)/F1BSLW且M1的取值范围为10-60％；所述曝光量比率M2＝(E1EXP-E1BSL)/E1BSLW且M2的取值范围为8-60％；
SO5：根据上述比率和第二掩模版的基准工艺条件确定第二掩模版的最佳工艺条件，F2EXP＝F2BSL+F2BSLW·M1nm,E2EXP＝E2BSL+E2BSLW·M2mJ·cm-2；其中，F2EXP为第二掩模版最佳工艺条件中离焦量；E2EXP为第二掩模版最佳工艺条件中曝光量；
SO6：以此类推，根据上述比率M和第N掩模版的基准工艺条件确定第N掩模版的最佳工艺条件，FNEXP＝FNBSL+FNBSLW·M1nm,ENEXP＝ENBSL+ENBSLW·M2mJ·cm-2；其中，FNEXP为第N掩模版最佳工艺条件中离焦量；ENEXP为第N掩模版最佳工艺条件中曝光量。
2.根据权利要求1所述的一种通过预补值来快速建立光刻工艺条件的方法，其特征在于，所述类型为双极型掩模版、相转移掩模版、交替相移掩模版中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种通过预补值来快速建立光刻工艺条件的方法，其特征在于，所述规格包括测量图形类型、线宽允许的最大缺陷和放大或缩小的倍率和平整度。
4.根据权利要求1所述的一种通过预补值来快速建立光刻工艺条件的方法，其特征在于，所述制作掩模版的基版为在石英衬底上沉积Cr或MoSi的基版。
5.根据权利要求1所述的一种通过预补值来快速建立光刻工艺条件的方法，其特征在于，在SO3步骤中，还可以对第一掩模版对应的第一光刻层做小批量的试生产，确定最佳工艺条件为F1EXPnm、曝光量E1EXPmJ·cm-2。
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