CN115933326A

CN115933326A - 估算大cd光刻初始下货值的方法

Info

Publication number: CN115933326A
Application number: CN202211465826.6A
Authority: CN
Inventors: 杨红美; 陈骆; 张其学; 李超越; 李伟峰; 王雷
Original assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp; Hua Hong Semiconductor Wuxi Co Ltd
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp; Hua Hong Semiconductor Wuxi Co Ltd
Priority date: 2022-11-22
Filing date: 2022-11-22
Publication date: 2023-04-07

Abstract

本发明公开了一种估算大CD光刻初始下货值的方法，选定一种规格或类别的光刻胶，基于该种确定的光刻胶的应用情况下，对光刻工艺中使用的掩膜版的透光率进行测试，获得包括掩膜版的透光率与光刻能量之间的测试数据；根据得到的测试数据绘制曲线图，并对所述曲线图进行拟合得到一个函数关系式；通过函数关系式，将新的掩膜版的透光率代入所述函数关系式中，得到当前透光率下掩膜版的最佳光刻初始下货值。本发明针大CD层次的情况，寻找最佳光刻能量与图形密度之间的关系，通过对不同最佳能量与透光率三次多项式呈现线性关系，拟合得到函数关系式。使用该方法，可以针对透光率不同的产品预估一个较为准确的光刻初始下货值，节省量产导入的时间。

Description

估算大CD光刻初始下货值的方法

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别涉及一种估算大CD光刻初始下货值的方法。

背景技术

光刻工艺，是半导体器件制造工艺中将设计图转化到硅片上的一种必要的工艺手段，光源发出的深紫外光或者极紫外光通过掩膜版投影到硅片上，掩膜版上具有芯片版图的图形，光通过掩膜版后将掩膜版上的图形投影到硅片上，硅片上涂有对该光源发出的该波段的光具有感光能力的光敏材料--光刻胶。光刻胶感光后，化学性质发生变化，在显影液中溶解性发生变化，从而将掩膜版上的图形转移到光刻胶上。后续再通过刻蚀就可以形成硅片上的图形。

光刻工艺中，CDBAR量测作为内部监测的一种手段，是保证光刻图形正常形成的重要步骤，也是保障产品良率和稳定性的重要依据。

关键尺寸或者称之为特征尺寸，即CD值，是光刻工艺能形成的最小典型尺寸，是衡量半导体工艺水平的一个关键指标。对于用于大CD值（本文中所涉及的大CD值主要是指CD值在2um以上）光刻的光刻胶而言，CD大小受图形密度影响很大，在其他条件相同的情况下，使用不同透光率的光罩做相同CD所需最佳能量差异较大，最佳下货值通常难以确定，需要试运行多次或者进行FEM验证，需要花费大量的研发时间。

因此，需要找到合适的方法来快速确定大CD层次下较准确的初始下货值，以加快研发进度，减少返工率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对其他条件相同下图形密度不同的大CD层次最佳能量差异过大的问题，提供了一种准确估算初始下货值的方法。

为解决上述问题，本发明提供一种估算大CD光刻初始下货值的方法：选定一种规格或类别的光刻胶，基于该种确定的光刻胶的应用情况下，对光刻工艺中使用的掩膜版的透光率进行测试，获得包括掩膜版的透光率与光刻能量之间的测试数据；

根据得到的测试数据绘制曲线图，并对所述曲线图进行拟合得到一个函数关系式；

通过函数关系式，将新的掩膜版的透光率代入所述函数关系式中，得到当前透光率下掩膜版的最佳光刻初始下货值。

进一步地，所述的大CD值，是指光刻工艺的CD值大于2um。

进一步地，进行大CD图形光刻时，在相同条件下，图形密度越小，最佳光刻能量也越小；图形密度越大，最佳光刻能量也越大；图形密度相对较小时，随图形密度的增大，光刻能量变化明显；当图形密度增大到一定程度时，随图形密度的增大,光刻能量变化不再明显。

进一步地，芯片版图的图形密度与光刻时的最佳光刻能量存在函数关系，而图形密度可近似使用其掩膜版的透光率来表示；图形密度越高，掩膜版的透光率越低，即越不透光。

进一步地，所述的测试是在除透光率不同外其他包括光刻胶类型、衬底、掩膜版CD的条件一致的情况下进行测试获得测试数据。

进一步地，所述的曲线图为所述的光刻能量与掩膜版的透光率之间的关系曲线；对所述关系曲线进行拟合得到一个三次多项式的函数关系式。

进一步地，根据得到的所述的函数关系式，将新的掩膜版的透光率带入到所述的函数关系式中，即可得到一个较佳的当前掩膜版透光率下的光刻初始下货值。

进一步地，所述的最佳光刻能量与透光率之间的三次多项式呈现线性关系，不同光刻胶的系数不同；通过所述的三次多项式，针对透光率不同的产品能预估一个相对准确的光刻初始下货值。

本发明所述的一种估算大CD下光刻初始下货值的方法，针大CD层次的情况，寻找最佳光刻能量与图形密度之间的关系，通过对不同最佳能量与透光率三次多项式呈现线性关系，拟合得到函数关系式。而不同光刻胶应用则函数关系式的系数不同，使用该方法，可以针对透光率不同的产品预估一个较为准确的光刻初始下货值，节省量产导入的时间。

附图说明

图1 是对基于光刻胶Z进行实际测试，绘制透光率与光刻能量之间的实测曲线图。并对曲线进行拟合得到函数关系式。

图2 是本发明方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图给出本发明的具体实施方式，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，但本发明不限于以下的实施方式。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。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。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。

应当理解，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大，自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

进行大CD图形光刻时，相同条件下具有如下的特点：图形密度小，最佳光刻能量也小；图形密度大，最佳光刻能量也大；图形密度较小时，随图形密度增大，光刻能量变化明显。但当图形密度增大到一定程度，随图形密度增大,光刻能量变化趋缓，不再明显。所述的相同条件一般包含除透光率不同之外的光刻胶类型、种类、衬底以及掩膜版的CD值等条件一致。

大CD光刻最佳能量与图形密度具有一定函数关系，可以用一个三次多项式函数进行表现，图形密度则可近似用掩膜版的透光率来表示。图形密度越高，即版图越密集，其掩膜版的透光率越低，即越不透光；图形越稀疏，则掩膜版的透光率越高。因此，掩膜版的透光率可以用来间接表示图形的密集情况。使用该方法，可以针对透光率不同的产品预估一个较为准确的光刻初始下货值。具体方法如下：

如图1所示，是在确定使用某一种光刻胶Z的情况下，掩膜版的透光率与光刻能量之间的实测曲线图，图中横坐标是掩膜版的透光率CL%，从0到100%，0是完全透光，100%是完全不透光（理论值，实际数值在两者之间，本实施例表格的数值表示与前文字表述不同）。纵坐标是光刻能量，单位是毫焦（mj）。相同条件下掩膜版的透光率越大（CL%百分比越高），光刻最佳能量就越大。相同条件是指除掩膜版透光率CL%不同外其他包括光刻胶类型、衬底、掩膜版CD值等条件一致的情况下进行测试，获得测试数据。

基于光刻胶Z，经过不同透光率的光刻测试，将数据进行整理得到如图1所示的曲线图，将光刻最佳能量y与透光率x进行拟合得到如下的函数关系式：

y = Ax³ +Bx² + Cx + D；

上述公式中，A、B、C、D是4个跟光刻胶类型有关的系数，即，针对光刻胶Z的测试数据，得到的函数关系式的系数为A、B、C、D，假如替换为光刻胶Z1，再经过同样的测试过程，则得到的函数关系式的系数可能为E、F、G、H。经过实测形成如图1中所示的曲线后，可以根据图1中所示的曲线进行拟合得到这4个系数。不同类型的光刻胶具有不同的系数，需要通过实际测试后通过曲线拟合得到。最佳光刻能量值相当于实际值，带入相应的透光率即可计算得出最佳光刻能量值。

根据所得的函数关系式，在光刻胶Z的前提下，一个掩膜版透光率CL%为35.37%的新品最佳光刻能量预估值为124.066mj，而实际测得最佳光刻能量为124mj，两者基本一致，图1中这个方程是将数据用三次函数拟合得到的公式，R²是三次函数拟合系数，可以确定公式与实际数据的拟合程度，该拟合系数达到了0.9979，也表明了方程式与真实值非常接近，证明所得到的函数关系正确有效。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种估算大CD光刻初始下货值的方法，其特征在于：选定一种规格或类别的光刻胶，基于该种确定的光刻胶的应用情况下，对光刻工艺中使用的掩膜版的透光率及光刻能量的进行测试，获得包括掩膜版的透光率与光刻能量之间的测试数据；

根据得到的测试数据绘制曲线图，并对所述曲线图进行拟合得到一个函数关系式，得到光刻能量与掩膜版透光率之间的函数关系；

通过函数关系式，将新的掩膜版的透光率代入所述函数关系式中，得到当前透光率下的掩膜版的最佳光刻初始下货值。

2.如权利要求1所述的估算大CD光刻初始下货值的方法，其特征在于：所述的大CD值，是指光刻工艺的CD值大于2um。

3.如权利要求1所述的估算大CD光刻初始下货值的方法，其特征在于：进行大CD图形光刻时，在相同条件下，图形密度越小，最佳光刻能量也越小；图形密度越大，最佳光刻能量也越大；图形密度相对较小时，随图形密度的增大，光刻能量变化明显；当图形密度增大到一定程度时，随图形密度的增大,光刻能量变化不再明显。

4.如权利要求3所述的估算大CD光刻初始下货值的方法，其特征在于：芯片版图的图形密度与光刻时的最佳光刻能量存在函数关系，而图形密度可近似使用其掩膜版的透光率来表示；图形密度越高，掩膜版的透光率越低，即越不透光。

5.如权利要求1所述的估算大CD光刻初始下货值的方法，其特征在于：所述的测试是在除透光率不同外其他包括光刻胶类型、衬底、掩膜版CD的条件一致的情况下进行测试获得测试数据。

6.如权利要求1所述的估算大CD光刻初始下货值的方法，其特征在于：所述的曲线图为所述的光刻能量与掩膜版的透光率之间的关系曲线；对所述关系曲线进行拟合得到一个三次多项式的函数关系式。

7.如权利要求5所述的估算大CD光刻初始下货值的方法，其特征在于：根据得到的所述的函数关系式，将新的掩膜版的透光率带入到所述的函数关系式中，即可得到一个较佳的当前掩膜版透光率下的光刻初始下货值。

8.如权利要求3所述的估算大CD光刻初始下货值的方法，其特征在于：所述的最佳光刻能量与透光率之间的三次多项式呈现线性关系，不同光刻胶的系数不同；通过所述的三次多项式，针对透光率不同的产品能预估一个相对准确的光刻初始下货值。