CN111258186A - 筛选sraf在光刻胶上显影的光强阈值和预测其被曝光显影的风险的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种筛选SRAF在光刻胶上显影的光强阈值和预测其被曝光显影的风险的方法，涉及半导体制造技术，首先在测试版图上筛选出特征尺寸逐渐增大的孤立图形，然后利用已建好的对应光刻工艺条件下的OPC光学模型模拟仿真计算得出光通过所筛选出的测试版图后各自的最大光强值Imax，随着CD的增大光强值Imax值也逐渐增加，然后在曝光、显影之后的硅片上检查这些光强值Imax值逐渐增大的版图在光刻胶上的显影情况，在光刻胶上将要显影所对应的光强值Imax值即为筛选出来的SRAF在光刻胶上显影的光强阈值，该方法能够在收集较少的数据情况下快速高效筛选出所有SRAF在该光刻工艺条件下在光刻胶上显影的光强阈值，减少工作量，提高工作效率。

Description

筛选SRAF在光刻胶上显影的光强阈值和预测其被曝光显影的 风险的方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术，尤其涉及一种筛选SRAF在光刻胶上显影的光强阈值的方法和预测其被曝光显影的风险的方法。
背景技术
在半导体制造技术中，光刻曝光工艺是半导体制造技术中的常用工艺，将掩模板上的图形显影在光刻胶上，通过掩模板到达光刻胶表面的光强高于光刻胶的反应阈值，激活光刻胶中的光敏感成分，启动了光化学反应。光刻胶发生光学反应的光强阈值理论上与掩模板上的图形种类无关，光刻胶光化学反应的程度与到达光刻胶表面的光强有关。具体的，请参阅图1，图1为光强值(I)与光刻胶上曝光出图形大小的关系。
随着技术节点的不断降低，通常会添加SRAF(Sub-resolution-assist-feature，亚分辨率曝光辅助图形)来提高光刻工艺的分辨率、图形的景深(DOF,depth of focus)、半密集(semi-dense)及孤立(iso)图形的工艺窗口。然而SRAF存在着被曝光风险，因此要是能够提前仿真预测SRAF在光刻胶上被曝光出来的风险，不仅能够合理的优化SRAF的添加规则，也能够降低因SRAF曝出来导致的缺陷。如图1所示，需要筛选出通过掩模板图形即将要在光刻胶上显影出来的光强值，就等于筛选出该光刻工艺条件下所有SRAF在光刻胶上显影的光强阈值。
目前SRAF在光刻胶上显影的(SRAF extraprinting)光强阈值的筛选主要是对不同规则的SRAF收集其在不同Focus和不同dose条件下的FEM数据，然后根据已建立好的对应的光刻工艺条件下的OPC(Optical Proximity Correction)光学模型模拟仿真不同SRAF在光刻胶上被曝光出来的光强值，筛选出SRAF extraprinting的光强值中的最严格的值，具体的，请参阅图2的现有技术的筛选SRAF在光刻胶上显影的光强阈值的方法。如图2所示，其首先选择不同SRAF规则的不同测试图形；然后通过手动画cutline计算不同测试图形的光强值；然后CDSEM wafer数据量测；最后筛选出SRAF在wafer上显影(extraprinting)的临界点。在收集wafer数据时，每个SRAF Rule都需要量测整片FEM数据，由于每个测试版图中SRAF rule种类多，导致量测点非常多。该方法不仅需要收集大量的wafer数据，降低工作效率。而且有些版图中添加的SRAF rule比较小，在收集的FEM数据中均没有被曝光显影到光刻胶上，这样收集得到的数据无法得到该版图中所添加的SRAF在光刻胶上显影(extraprinting)的光强阈值，在后续仿真SRAF extraprinting中没有光强阈值作为参考标准，无法提前预测SRAF在光刻胶上的表现形式，也不能筛选出最优的SRAF rule，导致其不能最大化的提高产品的工艺窗口。
发明内容
本发明提供的一种筛选SRAF在光刻胶上显影的光强阈值的方法，包括：S1：在测试版图上筛选出特征尺寸逐渐增大的孤立图形；S2：利用已建好的对应的光刻工艺条件下的OPC光学模型模拟仿真计算得出光通过所筛选出的所有孤立图形各自的最大光强值Imax；以及S3：在对应的光刻工艺条件下对测试版图掩模板进行曝光、显影，检测特征尺寸逐渐增大的孤立图形在光刻胶上的显影情况，然后筛选出特征尺寸逐渐增大的孤立图形的版图将要在光刻胶上显影出来所对应的光强值Imax，该光强值Imax即为该光刻工艺条件下SRAF在光刻胶上显影的光强阈值。
更进一步的，在步骤S1中，孤立图形为在一定版图面积内，仅存在一个图形的图形。
更进一步的，在步骤S1中，从测试版图中设计的最小特征尺寸开始筛选。
更进一步的，在步骤S2中，最大光强值Imax随着孤立图形的特征尺寸逐渐增大而逐渐增大。
更进一步的，在步骤S3中，通过关键尺寸扫描电子显微镜检测特征尺寸逐渐增大的孤立图形在光刻胶上的显影情况。
更进一步的，在步骤S3中，在曝光、显影之后的硅片上检测特征尺寸逐渐增大的孤立图形在光刻胶上显影的特征尺寸均匀性。
更进一步的，在步骤S3中，在曝光、显影之后的硅片上检测3个至5个shot特征尺寸逐渐增大的孤立图形在光刻胶上的显影情况。
更进一步的，步骤S3更具体的为：在对应的光刻工艺条件下对测试版图掩模板进行曝光、显影，检测特征尺寸逐渐增大的孤立图形在光刻胶上的显影情况，然后筛选出特征尺寸逐渐增大的孤立图形的版图刚好在光刻胶上显影出来所对应的第一CD值，并筛选出CD值小于该第一CD值且与该第一CD值临近的第二CD值，并将第二CD值对应的光强值作为该光刻条件下SRAF在光刻胶上显影的光强阈值
本发明还提供一种预测SRAF被曝光显影的风险的方法，包括：将根据上述的方法筛选出来的SRAF在光刻胶上显影的光强阈值作为模拟仿真过程中SRAF extraprinting的检查标准，利用OPC结果检查程序，得到SRAF在该光刻工艺条件下是否能够被曝光出来，预测不同参数的SRAF被曝光显影的风险。本发明提供的筛选SRAF在光刻胶上显影的光强阈值的方法和预测其被曝光显影的风险的方法，首先在测试版图上筛选出特征尺寸逐渐增大的孤立图形，然后利用已建好的对应光刻工艺条件下的OPC光学模型模拟仿真计算得出光通过所筛选出的测试版图后各自的最大光强值Imax，随着CD的增大光强值Imax值也逐渐增加，然后在曝光、显影之后的硅片上检查这些光强值Imax值逐渐增大的版图在光刻胶上的显影情况，在光刻胶上将要显影所对应的光强值Imax值即为筛选出来的SRAF在光刻胶上显影的光强阈值，该方法能够在收集较少的数据情况下快速高效筛选出所有SRAF在该光刻工艺条件下在光刻胶上显影的光强阈值，减少工作量，提高工作效率。
附图说明
图1为光强值(I)与光刻胶上曝光出图形大小的关系。
图2为现有技术的筛选SRAF在光刻胶上显影的光强阈值的方法。
图3为本发明一实施例的筛选SRAF在光刻胶上显影的光强阈值的方法的流程图。
图4为掩模板上不同CD对应的Imax值及硅片显影检测结果示意图。
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。
在本发明一实施例中，在于提供一种筛选SRAF在光刻胶上显影的光强阈值的方法。具体的，请参阅图3，图3为本发明一实施例的筛选SRAF在光刻胶上显影的光强阈值的方法的流程图。本发明一实施例的筛选SRAF在光刻胶上显影的光强阈值的方法包括：S1：在测试版图上筛选出特征尺寸逐渐增大的孤立图形；S2：利用已建好的对应的光刻工艺条件下的OPC光学模型模拟仿真计算得出光通过所筛选出的所有孤立图形各自的最大光强值Imax；以及S3：在对应的光刻工艺条件下对测试版图掩模板进行曝光、显影，检测特征尺寸逐渐增大的孤立图形在光刻胶上的显影情况，然后筛选出特征尺寸逐渐增大的孤立图形的版图将要在光刻胶上显影出来所对应的光强值Imax，该光强值Imax即为该光刻工艺条件下SRAF在光刻胶上显影的光强阈值。
具体的，S1：在测试版图上筛选出特征尺寸(Critical Dimension)逐渐增大的孤立图形。
在本发明一实施例中，孤立图形为在一定版图面积内，仅存在一个图形的图形。所述版图面积可根据不同的工艺确定。
在本发明一实施例中，从测试版图中设计的最小特征尺寸开始筛选。
S2：利用已建好的对应的光刻工艺条件下的OPC光学模型模拟仿真计算得出光通过所筛选出的所有孤立图形各自的最大光强值Imax。
在本发明一实施例中，最大光强值Imax随着孤立图形的特征尺寸逐渐增大而逐渐增大。
S3：在对应的光刻工艺条件下对测试版图掩模板进行曝光、显影，检测特征尺寸逐渐增大的孤立图形在光刻胶上的显影情况，然后筛选出特征尺寸逐渐增大的孤立图形的版图将要在光刻胶上显影出来所对应的光强值Imax，该光强值Imax即为该光刻工艺条件下SRAF在光刻胶上显影的光强阈值。
在本发明一实施例中，通过关键尺寸扫描电子显微镜(Critical DimensionElectronic Microscope,CDSEM)检测特征尺寸逐渐增大的孤立图形在光刻胶上的显影情况。
在本发明一实施例中，在曝光、显影之后的硅片上检测特征尺寸逐渐增大的孤立图形在光刻胶上显影的特征尺寸均匀性。
在本发明一实施例中，在曝光、显影之后的硅片上检测3个至5个shot特征尺寸逐渐增大的孤立图形在光刻胶上的显影情况，因此需要的量测数据少，且能确保数据的准确性。
具体的，请参阅图4，图4为掩模板上不同CD对应的Imax值及硅片显影检测结果示意图。如图4所示，当CD＝44nm时，孤立图形刚好在光刻胶上留下印迹，此时对应的光强值为0.168098，CD＝42nm时，孤立图形将要在光刻胶上留下印迹，但没有留下痕迹，因此筛选出用于SRAF extraprinting的光强阈值设置在CD＝42nm时的0.165189，此时图形在wafer上没有被曝光出来，而将要被曝光出来。也即步骤S3更具体的为：在对应的光刻工艺条件下对测试版图掩模板进行曝光、显影，检测特征尺寸逐渐增大的孤立图形在光刻胶上的显影情况，然后筛选出特征尺寸逐渐增大的孤立图形的版图刚好在光刻胶上显影出来所对应的第一CD值(如图4所示的CD＝44nm)，并筛选出CD值小于该第一CD值且与该第一CD值临近的第二CD值(如图4所示的CD＝42nm)，并将第二CD值对应的光强值(即0.165189)作为该光刻条件下SRAF在光刻胶上显影的光强阈值。将该光强阈值可以作为后续模拟仿真不同SRAF规则在该光刻条件下是否被曝光出来的检测标准，不仅能够提前预测SRAF extraprinting的风险，而且还能优化SRAF的添加规则。该方法能够在收集较少的数据情况下(只需要收集3-5个shot的数据)筛选出SRAF extraprinting的光强阈值，减少工作量，提高工作效率。
在本发明一实施例中，还提供一种预测SRAF被曝光显影的风险的方法，该方法包括将根据上述的筛选SRAF在光刻胶上显影的光强阈值的方法筛选出来的光强阈值作为模拟仿真过程中SRAF extraprinting的检查标准，利用OPC(optical proximitycorrection，光学临近修正)结果检查程序，得到SRAF在该光刻工艺条件下是否能够被曝光出来，预测不同参数的SRAF被曝光显影的风险。
综上所述，首先在测试版图上筛选出特征尺寸逐渐增大的孤立图形，然后利用已建好的对应光刻工艺条件下的OPC光学模型模拟仿真计算得出光通过所筛选出的测试版图后各自的最大光强值Imax，随着CD的增大光强值Imax值也逐渐增加，然后在曝光、显影之后的硅片上检查这些光强值Imax值逐渐增大的版图在光刻胶上的显影情况，在光刻胶上将要显影所对应的光强值Imax值即为筛选出来的SRAF在光刻胶上显影的光强阈值，该方法能够在收集较少的数据情况下快速高效筛选出所有SRAF在该光刻工艺条件下在光刻胶上显影的光强阈值，减少工作量，提高工作效率。
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 (9)

1.一种筛选SRAF在光刻胶上显影的光强阈值的方法，其特征在于，包括：
S1：在测试版图上筛选出特征尺寸逐渐增大的孤立图形；
S2：利用已建好的对应的光刻工艺条件下的OPC光学模型模拟仿真计算得出光通过所筛选出的所有孤立图形各自的最大光强值Imax；以及
S3：在对应的光刻工艺条件下对测试版图掩模板进行曝光、显影，检测特征尺寸逐渐增大的孤立图形在光刻胶上的显影情况，然后筛选出特征尺寸逐渐增大的孤立图形的版图将要在光刻胶上显影出来所对应的光强值Imax，该光强值Imax即为该光刻工艺条件下SRAF在光刻胶上显影的光强阈值。
2.根据权利要求1所述的筛选SRAF在光刻胶上显影的光强阈值的方法，其特征在于，在步骤S1中，孤立图形为在一定版图面积内，仅存在一个图形的图形。
3.根据权利要求1所述的筛选SRAF在光刻胶上显影的光强阈值的方法，其特征在于，在步骤S1中，从测试版图中设计的最小特征尺寸开始筛选。
4.根据权利要求1所述的筛选SRAF在光刻胶上显影的光强阈值的方法，其特征在于，在步骤S2中，最大光强值Imax随着孤立图形的特征尺寸逐渐增大而逐渐增大。
5.根据权利要求1所述的筛选SRAF在光刻胶上显影的光强阈值的方法，其特征在于，在步骤S3中，通过关键尺寸扫描电子显微镜检测特征尺寸逐渐增大的孤立图形在光刻胶上的显影情况。
6.根据权利要求1所述的筛选SRAF在光刻胶上显影的光强阈值的方法，其特征在于，在步骤S3中，在曝光、显影之后的硅片上检测特征尺寸逐渐增大的孤立图形在光刻胶上显影的特征尺寸均匀性。
7.根据权利要求1所述的筛选SRAF在光刻胶上显影的光强阈值的方法，其特征在于，在步骤S3中，在曝光、显影之后的硅片上检测3个至5个shot特征尺寸逐渐增大的孤立图形在光刻胶上的显影情况。
8.根据权利要求1所述的筛选SRAF在光刻胶上显影的光强阈值的方法，其特征在于，步骤S3更具体的为：在对应的光刻工艺条件下对测试版图掩模板进行曝光、显影，检测特征尺寸逐渐增大的孤立图形在光刻胶上的显影情况，然后筛选出特征尺寸逐渐增大的孤立图形的版图刚好在光刻胶上显影出来所对应的第一CD值，并筛选出CD值小于该第一CD值且与该第一CD值临近的第二CD值，并将第二CD值对应的光强值作为该光刻条件下SRAF在光刻胶上显影的光强阈值。
9.一种预测SRAF被曝光显影的风险的方法，其特征在于，包括：将根据权利要求1所述的方法筛选出来的光强阈值作为模拟仿真过程中SRAF extraprinting的检查标准，利用OPC结果检查程序，得到SRAF在该光刻工艺条件下是否能够被曝光出来，预测不同参数的SRAF被曝光显影的风险。
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