光刻工艺中调整ADI尺寸方法

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别涉及一种光刻工艺中调整ADI尺寸方法。

背景技术

半导体制造过程中光刻图形化(Patterning)涉及多个工艺模块，包括：光学临近效应修正(OPC)，光刻和刻蚀。在新的产品工艺开发初期，由于工艺调整或者器件要求，调整目标值(target)即retarget是经常发生的事情。光刻作为定义图形的第一步，通过光刻调整ADI target是最方便的，ADI为显影后检查，ADI尺寸也即检测到的光刻胶显影后的图形尺寸。通常情况下，可以调整光刻机的曝光能量来改变 ADI target。这也是目前最常用的方法。但是由于不同环境下的图形(pattern)的能量敏感度不一样，最终ADI会出现差异，因此通过调整光刻机能量来调整ADI target 只适用于如1nm～2nm小范围调整。

如果ADI target需要比较大的调整，通常会重新出版掩膜版(mask),通过OPC 特殊修正mask来达到修改Target的目的，但是这不仅需要大量资金，也需要OPC以及mask制备整个比较长的周期，耽误项目进度。如图1所示，是现有第一种光刻工艺中调整ADI尺寸方法的流程图；现有第一种方法能实现对ADI targe比较大的调整，包括步骤：

步骤S101，进行ADI target确认。

步骤S102，运行OPC。

步骤S103，进行Mask制作。

步骤S104，进行光刻和刻蚀工艺的试运行，即：Litho/etch pirun。

步骤S105，进行TEM确认Target是否符合要求。

如果不符合在转到步骤S101重新开始。

如果符合则进行后续步骤S106。

步骤S106，进行后续工艺试运行，即：后续process pirun。

由上可知，现有第一种方法需要循环多次OPC和Mask制作。

存储(Memory)芯片图形结构一般比较简单，一般是由单一步进(pitch)的pattern组成，但是memory对关键尺寸(CD)要求比较严格，尤其是有源区(AA)和多晶硅 (Poly)这两层工艺层(layer)。由于只有一种pitch结构，在调整光源(source) 时我们只需考虑密集(dense)和孤立(iso)这两种环境下的pattern。这给光源调整提供了更高的自由度。

到先进工艺节点如<小于28nm的工艺节点，光源优化是必不可少的提高光刻工艺窗口的手段。光源优化优化后的光源需保证符合设计规则(design rule)的pattern 工艺窗口足够。现有调整ADI尺寸方法通常是直接对曝光剂量进行调节实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种光刻工艺中调整ADI尺寸方法，能通过优化光源来均匀改变光刻胶图形尺寸即ADI尺寸，不需要OPC重新建立模型，也不需要重新出版mask，节省成本同时加快项目开发周期。

为解决上述技术问题，本发明提供的光刻工艺中调整ADI尺寸方法包括如下步骤：

步骤一、进行ADI目标值确认。

步骤二、运行OPC。

步骤三、进行掩膜版制作。

步骤四、进行光刻和刻蚀工艺的试运行。

步骤五、进行TEM确认所述ADI目标值是否符合要求。

如果不符合则进行后续步骤六。

如果符合则进行后续步骤七。

步骤六、进行光源优化；之后回到步骤四。

步骤七、进行后续工艺试运行。

进一步的改进是，步骤六包括如下分步骤：

步骤61、采用光刻机中使用的光源作为初始光源。

步骤62、输入光源优化所需要的多个测量图形并设置和各所述测量图形对应的权重(weight)；各所述测量图形由已出版的掩膜版上不同环境下的掩膜图形定义。

步骤63、采用评价函数进行光源优化，所述评价函数由各所述测量图形对应的权重和线宽偏差定义。

步骤64、用优化后光源的光学参数输出光学模型(model)，采用所述光学模型对所述测试图形进行仿真得到曝光模拟图形(contour)。

步骤65、将所述曝光模拟图形的尺寸和ADI目标值进行比较并形成所述线宽偏差，判断所述线宽偏差是否在规格值内(in spec)。

如果超出所述规格值(spec)，则调整所述权重以及所述评价函数，之后循环进行步骤63至步骤65。

如果在所述规格值内，则所述ADI目标值调整结束，以最后一次所述光源优化形成的所述优化后光源作为所述光刻机的最终光源。

进一步的改进是，步骤65中，需依次对各所述测量图形对应的所述曝光模拟图形的尺寸和所述ADI目标值进行比较，各所述测量图形对应的所述权重根据各所述测量图形对应的所述线宽偏差进行调整。

进一步的改进是，当所有所述测量图形对应的所述线宽偏差都符合要求时，结束所述ADI目标值调整。

进一步的改进是，步骤65完成后，还包括将所述最终光源导入到光刻机中并进行晶圆(on wafer)验证。

进一步的改进是，步骤61中，所述初始光源为所述光刻机的在线(inline)光源。

进一步的改进是，在第一次进行步骤63之前，还包括：根据所述ADI目标值设置所述初始光源的初始光学模型(model)的阈值(threshold)。

采用所述初始光学模型仿真采用所述初始光源对所述掩膜版进行曝光形成的初始曝光模拟图形并得到所述线宽偏差的初始值。

进一步的改进是，步骤62中，定义各所述测量图形的所述掩膜图形包括线条。

进一步的改进是，用于定义各所述测量图形的所述线条的环境覆盖了从所述掩膜版的中心区域到边缘区域。

进一步的改进是，步骤63中所述评价函数的公式为：

∑Wi×Δi×(CDi-CDtarget)；

下标i表示所述测量图形的编号，Wi表示编号为i的所述测量图形的权重，CDi 表示编号为i的所述测量图形对应的所述曝光模拟图形的尺寸，CDtarget表示所述 ADI目标值；

Wi是可调参数，Δi表示编号为i的所述测量图形的固定参数；

(CDi-CDtarget)表示编号为i的所述测量图形的所述线宽偏差。

进一步的改进是，步骤62中，各Wi的初始值都为1。

进一步的改进是，步骤64中，采用所述优化后光源的最佳焦距(focus)和成像平面(image plane)输出所述光学模型，根据所述优化后光源的光强分布计算所述光学模型的阈值。

进一步的改进是，所述规格值为0.5nm。

本发明能通过优化光源来均匀改变ADI尺寸，不需要OPC重新建立模型，也不需要重新出版mask，节省成本同时加快项目开发周期。

本发明还能通过选择已出版的掩膜版上不同环境下的掩膜图形来定义多个测量图形并分别设施测量图形对应的权重，这样各测量图形对应的权重能分别独立修改，各测量图形对应的线宽偏差也能独立测量，使得光源优化能够对各种环境下的图形都得到优化，实现对ADI尺寸的均匀改变。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是现有第一种光刻工艺中调整ADI尺寸方法的流程图；

图2是本发明实施例光刻工艺中调整ADI尺寸方法的流程图；

图3是本发明较佳实施例光刻工艺中调整ADI尺寸方法的流程图；

图4是本发明较佳实施例光刻工艺中调整ADI尺寸方法中测试图形选取示意图。

具体实施方式

如图2所示，是本发明实施例光刻工艺中调整ADI尺寸方法的流程图；本发明实施例光刻工艺中调整ADI尺寸方法包括如下步骤：

步骤一、进行ADI目标值确认。步骤一对应于图2中的步骤S201。

步骤二、运行OPC。步骤二对应于图2中的步骤S202。

步骤三、进行掩膜版制作。步骤三对应于图2中的步骤S203。

步骤四、进行光刻和刻蚀工艺的试运行。步骤四对应于图2中的步骤S204。

步骤五、进行TEM确认所述ADI目标值是否符合要求。步骤五对应于图2中的步骤S205。进行TEM确认所述ADI目标值是否符合要求，具体包括：将完成光刻和刻蚀工艺的试运行的晶圆上的实际图形的尺寸和所述ADI目标值进行比较，看晶圆上的实际图形的尺寸和所述ADI目标值的差值是否在要求的范围内。

如果不符合则进行后续步骤六。

如果符合则进行后续步骤七。

步骤六、进行光源优化；之后回到步骤四。

步骤七、进行后续工艺试运行。

如图3所示，是本发明较佳实施例光刻工艺中调整ADI尺寸方法的流程图；

步骤61、采用光刻机中使用的光源作为初始光源。

本发明较佳实施例中，所述初始光源为所述光刻机的inline光源。

还包括：根据所述ADI目标值设置所述初始光源的初始光学模型的阈值。

采用所述初始光学模型仿真采用所述初始光源对所述掩膜版进行曝光形成的初始曝光模拟图形并得到所述线宽偏差的初始值。

步骤62、输入光源优化所需要的多个测量图形并设置和各所述测量图形对应的权重；各所述测量图形由已出版的掩膜版上不同环境下的掩膜图形定义。

本发明较佳实施例中，定义各所述测量图形的所述掩膜图形都为线条。在其他实施例中，所述掩膜图形也能采用其他线体以外的图形结构。

用于定义各所述测量图形的所述线条的环境覆盖了从所述掩膜版的中心区域到边缘区域。

如图4所示，是本发明较佳实施例光刻工艺中调整ADI尺寸方法中测试图形选取示意图，图4中的所述掩膜图形都为条形401，选取L1至L6对应的6根条形401作为gauge图形，L1位于边缘区域，L6位于中心区域。

步骤62中设置的权重为初始值，各权重的初始值都为1。

步骤62对应于图3中的步骤S302，即gauge input并设置权重。

步骤63、采用评价函数进行光源优化，所述评价函数由各所述测量图形对应的权重和线宽偏差定义。

本发明较佳实施例中，所述评价函数的公式为：

∑Wi×Δi×(CDi-CDtarget)；

下标i表示所述测量图形的编号，Wi表示编号为i的所述测量图形的权重，CDi 表示编号为i的所述测量图形对应的曝光模拟图形的尺寸，CDtarget表示所述ADI 目标值；

Wi是可调参数，Δi表示编号为i的所述测量图形的固定参数；

(CDi-CDtarget)表示编号为i的所述测量图形的所述线宽偏差。

步骤63对应于图3中的步骤S303，即：run source optimizaton。开始运行工作(run job)，会经过定义评价函数，pxSMO优化source即光源,以及OPCverify三个步骤。job结束后我们可以得到一个优化后source。其中pxSMO表示一种光源掩膜协同优化工艺，OPCverify表示OPC验证工艺。本发明实施例的关键是对评价函数以及对应的权重根据gauge不同分别进行了独立设置。pxSMO和OPCverify采用现有的公知常识即可实现，这里不做详细描述。

步骤64、用优化后光源的光学参数输出光学模型，采用所述光学模型对所述测试图形进行仿真得到曝光模拟图形。

本发明较佳实施例中，采用所述优化后光源的最佳焦距和成像平面输出所述光学模型，根据所述优化后光源的光强分布计算所述光学模型的阈值。

步骤64对应于图3中的步骤S304，即：输出model并仿真contour，contour为曝光模拟图形。也即：用优化新的source对应的最佳focus和image plane输出optical model，并根据锚点(anchor point)重新计算新model的threshold，用该model仿真光源优化优化后mask对应的contour并输出。

步骤65、将所述曝光模拟图形的尺寸和ADI目标值进行比较并形成所述线宽偏差，判断所述线宽偏差是否在规格值内。

如果超出所述规格值，则调整所述权重以及所述评价函数，之后循环进行步骤63至步骤65。

如果在所述规格值内，则所述ADI目标值调整结束，以最后一次所述光源优化形成的所述优化后光源作为所述光刻机的最终光源。

本发明较佳实施例中，所述规格值为0.5nm。

比较时依次对各所述测量图形对应的所述曝光模拟图形的尺寸和所述ADI目标值进行比较，各所述测量图形对应的所述权重根据各所述测量图形对应的所述线宽偏差进行调整。

当所有所述测量图形对应的所述线宽偏差都符合要求时，结束所述ADI目标值调整。

步骤65对应于图3中的步骤S305，即：Target是否符合要求。Contour跟Target 对比判断是否in spec。计算contour与最新的Target之间的差值，以0.5nm作为spec，如果是contour和target差值在0.5nm以内，则符合要求，如果是超出0.5nm则重新调整gaugeweight并运行(run)光源优化即步骤303,直到优化出的source能使图 4中L1-L6对应的gauge的contour和target的差值在spec以内。

步骤65完成后，还包括将所述最终光源导入到光刻机中并进行晶圆验证。该步骤对应于图3中的步骤S306，即导入机台on wafer验证，即将最终优化的source 导入机台端进行验证。包括：将source导入机台端，按照光源优化重新优化的print bias进行曝光，完成显影后，用CDSEM机台量测L1-L6对应的gauge的晶圆(wafer) 图形的CD，并与contour和target进行对比，判断source是否满足需求。

本发明实施例能通过优化光源来均匀改变ADI尺寸，不需要OPC重新建立模型，也不需要重新出版mask，节省成本同时加快项目开发周期。本发明较佳实施例通过选择已出版的掩膜版上不同环境下的掩膜图形来定义多个测量图形并分别设施测量图形对应的权重，这样各测量图形对应的权重能分别独立修改，各测量图形对应的线宽偏差也能独立测量，使得光源优化能够对各种环境下的图形都得到优化，实现对ADI 尺寸的均匀改变。

表一

如表一所示，表一中edge line表示在掩膜版的边缘线条，Line表示线条，Line 中的L1至L6表示本发明较佳实施例中选择的作为测试图形的L1至L6，CD表示对应线条的曝光模拟图形的关键尺寸。Original source表示采用未经优化的初始光源； Dose tune表示仅对初始光源做曝光剂量的调整；Source tune表示采用本发明较佳实施例对初始光源进行优化。可以看出，Original source对应的L1至L6的CD都偏小，不符合ADI目标值；Dose tune对应的L1至L3的CD也都不符合ADI目标值。Source tune对应的L1至L6的CD都符合ADI目标值，可以看出，本发明较佳实施例能够同时对各种环境下的图形进行优化。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。