CN109283798A - 光阻顶部缺失的优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光阻顶部缺失的优化方法，涉及半导体集成电路制造技术，包括以光罩为掩膜版对晶圆进行曝光‑刻蚀，选取多个图形，分别量测多个图形刻蚀后对应的晶圆上的图形尺寸；利用量测的多个图形刻蚀后对应的晶圆上的图形尺寸，建立曝光‑刻蚀模型；寻找曝光‑刻蚀模型的模型阈值V；晶圆上所有刻蚀后尺寸小于V的图形的目标层扩大，得到新的光阻的目标层R；对目标层R进行光学临近修正模型计算，得到对应的光阻层厚度，对光阻层进行仿真，得到晶圆上图形的仿真尺寸值；判断晶圆上是否包括仿真值小于V的图形，若是所有仿真值小于V的图形的目标层扩大，得到新的光阻的目标层R；若否修正结束，以预测光阻顶部缺失的位置，并进而优化光阻。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体集成电路制造技术，尤其涉及一种光阻顶部缺失的优化方法。
背景技术
在半导体集成电路制造中，随着工艺节点的减小，光阻的厚度降低，焦深减小，导致光阻顶部缺失现象对工艺稳定性的影响越来越大。
光阻顶部缺失是指在光阻曝光过程中，光阻厚度变薄，导致在后续的刻蚀等工艺中产生缺陷。在工艺节点大于40nm的工艺开发过程中，由于焦深较大，光阻顶部缺失对工艺的影响往往被忽略不计；但是当工艺节点延伸至28nm及以下时，一方面工艺设计中的光阻厚度降低，另一方面焦深减小，导致光阻顶部缺失现象对工艺稳定性的影响急剧增大。目前光阻顶部缺失可以通过增大图形尺寸来解决，但这种方法无法预测光阻顶部缺失的位置。另，可通过严格的物理化学过程，精确模拟光阻曝光过程，进而准确预测光阻顶部缺失的位置，但是这种方法存在两个问题：
1.对计算资源需求大，计算时间长，无法满足OPC模型开发和版图修正的时效性要求。
2.该方法只适用于小块图形，无法对版图进行整体的光刻过程模拟。
因此在半导体集成电路制造中，需要一种光阻顶部缺失的优化方法，以预测光阻顶部缺失的位置，并进而优化光阻。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光阻顶部缺失的优化方法，以预测光阻顶部缺失的位置，并进而优化光阻。
本发明提供的光阻顶部缺失的优化方法，包括：S1：以光罩为掩膜版对晶圆进行曝光-刻蚀，选取多个图形，分别量测多个图形刻蚀后对应的晶圆上的图形尺寸；S2：利用量测的多个图形刻蚀后对应的晶圆上的图形尺寸，建立曝光-刻蚀模型；S3：寻找曝光-刻蚀模型的模型阈值V，其中V为利用曝光-刻蚀模型对光罩版图进行仿真得到的尺寸仿真值小于V的图形集合中对应的在晶圆上不包含光阻顶部缺失缺陷；S4：晶圆上所有刻蚀后尺寸小于V的图形的目标层扩大，得到新的光阻的目标层R；S5：对目标层R进行光学临近修正模型计算，得到对应的光阻层厚度，对光阻层进行仿真，得到晶圆上图形的仿真尺寸值；S6：判断晶圆上是否包括仿真值小于V的图形，若是则进入步骤S7；若否则进入步骤S8；S7：所有仿真值小于V的图形的目标层扩大，得到新的光阻的目标层R，并进入步骤S5；以及S8：修正结束。
更进一步的，其中步骤S3更包括步骤：S31：设置曝光-刻蚀模型的尺寸初始阈值为H和F，其中H＝Xn，F＝Yn，Xn>Yn，n＝1,2,3,4……；S32：利用曝光-刻蚀模型对光罩版图进行仿真，找到所有尺寸仿真值介于初始阈值H和F之间的图形组成集合P2；S33：在晶圆上量测集合P2的图形的刻蚀后尺寸；S34：判断集合P2中是否包含光阻顶部缺失缺陷，若是则进入步骤S35，若否则进入步骤S36；步骤S35：更新阈值H和F，使H＝Xn+1，F＝Xn，其中Xn+1>Xn，并找到所有尺寸仿真值介于H和F之间的图形组成集合P2，并进入步骤S33；以及步骤S36：设置模型阈值V＝H。
更进一步的，其中步骤S3更包括步骤：S311：设置曝光-刻蚀模型的尺寸初始阈值为H和F，其中H＝Xn，F＝Yn，Xn>Yn，n＝1,2,3,4……；S321：利用曝光-刻蚀模型对光罩版图进行仿真，找到所有尺寸仿真值介于初始阈值H和F之间的图形组成集合P2；S331：在晶圆上量测集合P2的图形的刻蚀后尺寸；S341：判断集合P2中是否包含光阻顶部缺失缺陷，若否则进入步骤步骤S361；S361：更新阈值H和F，使F＝Yn+1，H＝Yn，其中Yn+1<Yn，并找到所有尺寸仿真值介于H和F之间的图形组成集合P2；S371：在晶圆上量测集合P2的图形的刻蚀后尺寸；S381：判断集合P2中是否包含光阻顶部缺失缺陷，若是则进入步骤S361，若否则进入步骤S391；以及S391：设置模型阈值V＝H。
更进一步的，所述步骤S4和步骤S7中目标层的扩大值为0.1-5nm。
更进一步的，所述步骤S31中H-F≥1nm。
更进一步的，所述步骤S35中Xn+1-Xn≥1nm。
更进一步的，所述步骤S311中H-F≥1nm。
更进一步的，所述步骤S361中Yn-Yn+1≥1nm。
更进一步的，所述步骤S2中的所述曝光-刻蚀模型为。
更进一步的，所述步骤S1中的所述多个图形包括一维多长方形图案、一维3长方形图案、一维4长方形图案及一维5长方形图案。
更进一步的，所述步骤S341中的所述光阻顶部缺失缺陷包括光阻断开或光阻变窄。
更进一步的，所述步骤S34中的所述光阻顶部缺失缺陷包括光阻断开或光阻变窄。
本发明提供的光阻顶部缺失的优化方法，利用光学临近修正模型建立曝光-刻蚀模型，利用曝光-刻蚀模型预测光阻顶部缺失缺陷的位置，并进一步修正光阻顶部缺失缺陷的位置的光罩层，如此降低后续工艺的风险，缩短研发周期，且可对光罩版图进行整体的优化，对计算资源要求不大，计算时间短，也为不同技术节点及不同层解决光阻顶部缺失问题提供全新的方法。
附图说明
图1为本发明一实施例的光阻顶部缺失的优化方法的流程图。
图2为本发明一实施例的实际焦平面和理论焦平面的示意图。
图3为本发明一实施例的寻找曝光-刻蚀模型的模型阈值V的流程图。
图4为本发明另一实施例的寻找曝光-刻蚀模型的模型阈值V的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一实施例中，提供一种光阻顶部缺失的优化方法。具体的，可参阅图1，图1为本发明一实施例的光阻顶部缺失的优化方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
S1：以光罩为掩膜版对晶圆进行曝光-刻蚀，选取多个图形，分别量测多个图形刻蚀后对应的晶圆上的图形尺寸。
具体的，在本发明一实施例中，多个图形包括：一维多长方形图案、一维3长方形图案、一维4长方形图案及一维5长方形图案。具体的，一维多长方形图案不同于一维3长方形图案、一维4长方形图案及一维5长方形图案，通常一维多长方形图案的边数大于10。
S2：利用量测的多个图形刻蚀后对应的晶圆上的图形尺寸，建立曝光-刻蚀模型。
具体的，在本发明一实施例中，可参阅图2，图2为本发明一实施例的实际焦平面和理论焦平面的示意图，如图2所示，理论焦平面表征光源到晶圆的距离，实际焦平面表征成像位置与初始光阻顶部的距离。光学临近修正模型中，包含实际焦平面和理论焦平面两个参数，分别指入射光实际聚焦位置和理论聚焦位置，作为成像平面，通过与光学投影像相切，得到模拟的成像，并结合量测的刻蚀后多个图形对应的晶圆上的图形尺寸得到曝光-刻蚀模型：
其中T为刻蚀后的图形尺寸，α1、α2、α3为系数，I为曝光后对应理论焦平面和实际焦平面的的光强分布，▽为导数算符，G为高斯核函数，s为扩散距离，λ为扩散系数
S3：寻找曝光-刻蚀模型的模型阈值V，其中V为利用曝光-刻蚀模型对光罩版图进行仿真得到的尺寸仿真值小于V的图形集合中对应的在晶圆上不包含光阻顶部缺失缺陷。
S4：晶圆上所有刻蚀后尺寸小于V的图形的目标层扩大，得到新的光阻的目标层R。
更具体的，在本发明一实施例中，目标层的扩大值为0.1-5nm。
S5：对目标层R进行光学临近修正模型计算，得到对应的光罩层，利用曝光-刻蚀模型对光罩层进行仿真，得到晶圆上图形的仿真尺寸值。
S6：判断晶圆上是否包括仿真值小于V的图形，若是则进入步骤S7；若否则进入步骤S8。
S7：所有仿真值小于V的图形的目标层扩大，得到新的光阻的目标层R，并进入步骤S5。
更具体的，在本发明一实施例中，目标层的扩大值为0.1-5nm。
S8：修正结束。
如上所述，在本发明一实施例中，利用光学临近修正模型建立曝光-刻蚀模型，利用曝光-刻蚀模型预测光阻顶部缺失缺陷的位置，并进一步修正光阻顶部缺失缺陷的位置的光罩层，如此降低后续工艺的风险，缩短研发周期，且可对光罩版图进行整体的优化，对计算资源要求不大，计算时间短。
更进一步的，请参阅图3，图3为本发明一实施例的寻找曝光-刻蚀模型的模型阈值V的流程图。如图3所示，在本发明一实施例中，步骤S3：寻找曝光-刻蚀模型的模型阈值V，其中V为利用曝光-刻蚀模型对光罩版图进行仿真得到的尺寸仿真值小于V的图形集合中对应的在晶圆上不包含光阻顶部缺失缺陷，具体地还包括以下步骤：
S31：设置曝光-刻蚀模型的尺寸初始阈值为H和F，其中H＝Xn，F＝Yn，Xn>Yn，n＝1,2,3,4……。
具体的，在本发明一实施例中，H-F≥1nm。
S32：利用曝光-刻蚀模型对光罩版图进行仿真，找到所有尺寸仿真值介于初始阈值H和F之间的图形组成集合P2。
S33：在晶圆上量测集合P2的图形的刻蚀后尺寸。
S34：判断集合P2中是否包含光阻顶部缺失缺陷，若是则进入步骤S35，若否则进入步骤S36。
更具体的，在本发明一实施例中，光阻顶部缺失缺陷包括光阻断开或光阻变窄等缺陷。若S33中在晶圆上量测集合P2的图形的刻蚀后的尺寸为零，则认为此图形对应的光阻存在光阻顶部缺失缺陷。
步骤S35：更新阈值H和F，使H＝Xn+1，F＝Xn，其中Xn+1>Xn，并找到所有尺寸仿真值介于H和F之间的图形组成集合P2，并进入步骤S33。
具体的，在本发明一实施例中，Xn+1-Xn≥1nm。
步骤S36：设置模型阈值V＝H。
如此，寻找得到的模型阈值V,使利用曝光-刻蚀模型对光罩版图进行仿真得到的尺寸仿真值小于V的图形集合中对应的在晶圆上不包含光阻顶部缺失缺陷。
更进一步的，请参阅图4，图4为本发明另一实施例的寻找曝光-刻蚀模型的模型阈值V的流程图。如图4所示，步骤S3：寻找曝光-刻蚀模型的模型阈值V，其中V为利用曝光-刻蚀模型对光罩版图进行仿真得到的尺寸仿真值小于V的图形集合中对应的在晶圆上不包含光阻顶部缺失缺陷，具体地还包括以下步骤：
S311：设置曝光-刻蚀模型的尺寸初始阈值为H和F，其中H＝Xn，F＝Yn，Xn>Yn，n＝1,2,3,4……。
具体的，在本发明一实施例中，H-F≥1nm。
S321：利用曝光-刻蚀模型对光罩版图进行仿真，找到所有尺寸仿真值介于初始阈值H和F之间的图形组成集合P2。
S331：在晶圆上量测集合P2的图形的刻蚀后尺寸。
S341：判断集合P2中是否包含光阻顶部缺失缺陷，若否则进入步骤步骤S361。
更具体的，在本发明一实施例中，光阻顶部缺失缺陷包括光阻断开或光阻变窄等缺陷。
S361：更新阈值H和F，使F＝Yn+1，H＝Yn，其中Yn+1<Yn，并找到所有尺寸仿真值介于H和F之间的图形组成集合P2。
具体的，在本发明一实施例中，Yn-Yn+1≥1nm。
S371：在晶圆上量测集合P2的图形的刻蚀后尺寸。
S381：判断集合P2中是否包含光阻顶部缺失缺陷，若是则进入步骤S361，若否则进入步骤S391。
S391：设置模型阈值V＝H。
如此，寻找得到的模型阈值V,使利用曝光-刻蚀模型对光罩版图进行仿真得到的尺寸仿真值小于V的图形集合中对应的在晶圆上不包含光阻顶部缺失缺陷。
在本发明一实施例中，利用光学临近修正模型建立曝光-刻蚀模型，利用曝光-刻蚀模型预测光阻顶部缺失缺陷的位置，并进一步修正光阻顶部缺失缺陷的位置的光罩层，如此降低后续工艺的风险，缩短研发周期，且可对光罩版图进行整体的优化，对计算资源要求不大，计算时间短，也为不同技术节点及不同层解决光阻顶部缺失问题提供全新的方法。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (12)
1.一种光阻顶部缺失的优化方法，其特征在于，包括：
S1：以光罩为掩膜版对晶圆进行曝光-刻蚀，选取多个图形，分别量测多个图形刻蚀后对应的晶圆上的图形尺寸；
S2：利用量测的多个图形刻蚀后对应的晶圆上的图形尺寸，建立曝光-刻蚀模型；
S3：寻找曝光-刻蚀模型的模型阈值V，其中V为利用曝光-刻蚀模型对光罩版图进行仿真得到的尺寸仿真值小于V的图形集合中对应的在晶圆上不包含光阻顶部缺失缺陷；
S4：晶圆上所有刻蚀后尺寸小于V的图形的目标层扩大，得到新的光阻的目标层R；
S5：对目标层R进行光学临近修正模型计算，得到对应的光阻层厚度，对光阻层进行仿真，得到晶圆上图形的仿真尺寸值；
S6：判断晶圆上是否包括仿真值小于V的图形，若是则进入步骤S7；若否则进入步骤S8；
S7：所有仿真值小于V的图形的目标层扩大，得到新的光阻的目标层R，并进入步骤S5；以及
S8：修正结束。
2.根据权利要求1所述的光阻顶部缺失的优化方法，其特征在于，其中步骤S3更包括步骤：
S31：设置曝光-刻蚀模型的尺寸初始阈值为H和F，其中H＝Xn，F＝Yn，Xn>Yn，n＝1,2,3,4……；
S32：利用曝光-刻蚀模型对光罩版图进行仿真，找到所有尺寸仿真值介于初始阈值H和F之间的图形组成集合P2；
S33：在晶圆上量测集合P2的图形的刻蚀后尺寸；
S34：判断集合P2中是否包含光阻顶部缺失缺陷，若是则进入步骤S35，若否则进入步骤S36；
步骤S35：更新阈值H和F，使H＝Xn+1，F＝Xn，其中Xn+1>Xn，并找到所有尺寸仿真值介于H和F之间的图形组成集合P2，并进入步骤S33；以及
步骤S36：设置模型阈值V＝H。
3.根据权利要求1所述的光阻顶部缺失的优化方法，其特征在于，其中步骤S3更包括步骤：
S311：设置曝光-刻蚀模型的尺寸初始阈值为H和F，其中H＝Xn，F＝Yn，Xn>Yn，n＝1,2,3,4……；
S321：利用曝光-刻蚀模型对光罩版图进行仿真，找到所有尺寸仿真值介于初始阈值H和F之间的图形组成集合P2；
S331：在晶圆上量测集合P2的图形的刻蚀后尺寸；
S341：判断集合P2中是否包含光阻顶部缺失缺陷，若否则进入步骤步骤S361；
S361：更新阈值H和F，使F＝Yn+1，H＝Yn，其中Yn+1<Yn，并找到所有尺寸仿真值介于H和F之间的图形组成集合P2；
S371：在晶圆上量测集合P2的图形的刻蚀后尺寸；
S381：判断集合P2中是否包含光阻顶部缺失缺陷，若是则进入步骤S361，若否则进入步骤S391；以及
S391：设置模型阈值V＝H。
4.根据权利要求1所述的光阻顶部缺失的优化方法，其特征在于，所述步骤S4和步骤S7中目标层的扩大值为0.1-5nm。
5.根据权利要求2所述的光阻顶部缺失的优化方法，其特征在于，所述步骤S31中H-F≥1nm。
6.根据权利要求2所述的光阻顶部缺失的优化方法，其特征在于，所述步骤S35中Xn+1-Xn≥1nm。
7.根据权利要求3所述的光阻顶部缺失的优化方法，其特征在于，所述步骤S311中H-F≥1nm。
8.根据权利要求3所述的光阻顶部缺失的优化方法，其特征在于，所述步骤S361中Yn-Yn+1≥1nm。
9.根据权利要求1所述的光阻顶部缺失的优化方法，其特征在于，所述步骤S2中的所述曝光-刻蚀模型为。
10.根据权利要求1所述的光阻顶部缺失的优化方法，其特征在于，所述步骤S1中的所述多个图形包括一维多长方形图案、一维3长方形图案、一维4长方形图案及一维5长方形图案。
11.根据权利要求3所述的光阻顶部缺失的优化方法，其特征在于，所述步骤S341中的所述光阻顶部缺失缺陷包括光阻断开或光阻变窄。
12.根据权利要求2所述的光阻顶部缺失的优化方法，其特征在于，所述步骤S34中的所述光阻顶部缺失缺陷包括光阻断开或光阻变窄。
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