CN108776421B - 测试掩模版制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测试掩模版制造方法，包括：主图形曝光能量为D2＝A*D1或D2＝B*D1；D1为该光刻层最佳曝光能量；调整副图形结构的掩模尺寸直至曝光出痕迹；调整第二曝光能量D2直至CD(max)＞CD(min),对第一、第二曝光能量D1、D2分别建立OPC模型；生成第一测试图形T1，生成第二测试图形T2，将扩大后第一测试图形T1使用OPC模型模拟，得到CD模拟结果CD1和CD2；获得目标层F2，对目标层F2进行OPC修正得到掩模M2；将T1作为目标层，将M2中与T1接触的标记作为修正层，将M2与T2接触的标记作为参考层；使用D1对应的OPC模型修正得到最终的掩模M1。本发明生产的测试掩模版能适用于多种曝光能量，能适用于多组不同图形密度，能降低生产成本，提高生产效率。

Description

测试掩模版制造方法
技术领域
本发明涉及集成电路制造领域，特别是涉及一种测试掩模版制造方法。
背景技术
半导体制造技术平台中，许多工艺的开发与维护，如刻蚀，材料填充及生长或化学机械研磨等，都与图形整体与局部密度情况紧密相关，而最终的图形密度由前置光刻图形密度所主导决定。通常一块测试掩模版，仅有一个最佳曝光条件，对应固定的整体图形密度，以及有限的局部图形密度区域，相应的实验样本条件十分有限，在工艺开发阶段，非常不利于工艺窗口的检测以及潜在问题的发现。在测试掩模版上，图形密度的涵盖范围越广，密度样本条件越多，越能保证工艺开发的安全，工艺平台才能应对情况多变的产品掩模版，避免意外问题的发生，有效降低失控风险。但出版多块测试掩模版，无疑会大大增加开发成本。
传统的测试掩模版的图形设计存在以下几个局限性：
(1)最佳曝光条件单一，掩模版(Mask)整体的图形密度为固定值；
(2)掩模版局部图形每块通常为边长为400微米～2500微米的方形区域，面积占比高，所以掩模版面积的利用率并不高；
(3)一块局部图形对应一种局部图形密度，局部图形的种类一般为200～400种，由掩模版的总面积与局部图形块的面积比决定；
(4)若直接调节曝光能量改变光刻图形的密度，既无法准确量化能量改变后的图形密度，而且容易出现沟槽图形打不开，或者线条图形倒塌等问题，对后续刻蚀及研磨等实验验证工艺窗口产生诸多不利影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能适用于多种曝光能量，能适用于多组不同图形密度的测试掩模版制造方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的测试掩模版制造方法，包括以下步骤：
(1)对于给定的光刻层，最佳曝光能量设为第一曝光能量D1；
(2)当该光刻层主图形为第一类图形时，第一曝光能量D2＝A*D1，当主图形为第二类图形时，第二曝光能量D2＝B*D1；其中，A的范围为0.4-0.9，B的范围为选在1.1-1.6；若D2过小或过大则会导致掩模尺寸和曝光尺寸的差异过大，引起修正困难。
(3)在第一曝光能量D1条件下，调整测试掩模版的副图形结构的掩模尺寸C直至曝光出痕迹；
(4)在第二曝光能量D2条件下，测量该测试掩模版副图形结构光刻CD值(光刻CD值，即光刻特征尺寸，光刻所能实现的最小尺寸)，记为CD(max)；若CD(max)≤CD(min)则调整第二曝光能量D2直至CD(max)＞CD(min),CD(min)是当前层的最小光刻CD值；
(5)对第一曝光能量D1和第二曝光能量D2分别建立OPC模型Model1和Model2；
(6)生成第一测试图形T1，第一测试图形T1的光刻CD值为CD(T1)，CD(T1)≥CD(min)，第一测试图形T1周期为X1，X1≥2X，X是当前层的最小周期；
(7)生成第二测试图形T2，第二测试图形T2的光刻CD值为CD(T2)，CD(max)≥CD(T2)≥CD(min)，第二测试图形T2周期为X2，X2≥2X，第二测试图形T2到第一测试图形T1间隔为CD(in),CD(in)≥CD(in min)，CD(in min)为当前层的最小CD间隔；
(8)将第一测试图形T1扩大，将扩大后第一测试图形T1’使用OPC模型Model1和Model2进行模拟，得到CD模拟结果CD1和CD2，取其差值的绝对值|CD2-CD1|；
(9)在第一测试图形T1基础上，将图形CD每边扩大|CD2-CD1|/2，得到第一测试图形扩大层ST1；
(10)将第一测试图形扩大层ST1和第二测试图形T2叠加，得到目标层F2，使用Model2对目标层F2进行OPC修正，得到修正后的掩模M2；
(11)将M2中与T1接触的标记为T1M2，与T2接触的标记为T2M2；将T1作为目标层，T1M2作为修正层，T2M2作为参考层，使用第一曝光能量D1对应的Model1进行OPC修正，得到最终的掩模M1。
进一步改进所述测试掩模版制造方法，其中，第一类图形为光阻，第二类图形为沟槽。
进一步改进所述测试掩模版制造方法，其中，实施步骤(3)时，逐渐增加测试掩模版的副图形结构的掩模尺寸C直至曝光出痕迹。
进一步改进所述测试掩模版制造方法，其中，实施步骤(3)时，副图形结构的掩模尺寸C≥10nm，需大于掩模版可制作的最小尺寸值。
进一步改进所述测试掩模版制造方法，其中，实施步骤(4)若CD(max)≤CD(min),当主图形为第一类图形时，将D2调整变小；当主图形为第二类图形时，将D2调整变大。
进一步改进所述测试掩模版制造方法，其中，实施步骤(7)时，在第一测试图形的间隔处生成第二测试图形T2。
进一步改进所述测试掩模版制造方法，其中，实施步骤(8)时，将第一测试图形T1扩大1.5倍-3倍。若过小或过大则图形的线宽和间隔比例失衡，会导致模型模拟时曝光尺寸差异|CD2-CD1|出现异常。
本发明通过在最佳曝光能量和第二曝光能量下的，主副图形特殊设计与修正，使得在最佳曝光能量下仅主图形曝光出图形，在第二曝光能量下主副图形同时曝光出图形，从而实现同一张掩模版，对应多个光刻能量条件，其局部及整体图形密度可进行预先设计，较传统方法，能够在光刻后得到远多于传统测试掩模版的图形密度数量，节省出版多套光罩的成本，有效缩短工艺开发周期。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明的流程示意图。
图2是本发明实施例示意图一，其显示步骤(6)所生成版图。
图3是本发明实施例示意图二，其显示步骤(7)所生成版图。
图4是本发明实施例示意图三，其显示步骤(8)所生成版图。
图5是本发明实施例示意图四，其显示步骤(8)、(9)所生成版图。
图6是本发明实施例示意图五，其显示步骤(9)(10)所生成版图。
图7是本发明实施例示意图六，其显示步骤(10)所生成版图。
图8是本发明实施例示意图七，其显示步骤(11)所生成版图。
图9是本发明实施例示意图八，其显示步骤(11)所生成版图。
附图标记说明
T1是第一测试图形
T2是第二测试图形
T1’是扩大后的T1
CD1是模型Model1模拟结果
CD2是模型Model2模拟结果
F2是目标层
M2是修正后的掩模
ST1是第一测试图形扩大层
T1M2是修正层
T2M2是参考层
M1是最终掩模
Q是图形CD每边扩大距离|CD2-CD1|/2
具体实施方式
本发明提供的测试掩模版制造方法，包括以下步骤：
(1)对于给定的光刻层，最佳曝光能量设为第一曝光能量D1；
(2)当该光刻层主图形为光阻时，第一曝光能量D2＝A*D1，当主图形为沟槽时，第二曝光能量D2＝B*D1；其中，A的范围为0.4-0.9，B的范围为选在1.1-1.6；
(3)在第一曝光能量D1条件下，逐渐增加测试掩模版的副图形结构的掩模尺寸C直至曝光出痕迹；其中，C≥10nm；
(4)在第二曝光能量D2条件下，测量该测试掩模版副图形结构光刻CD值(光刻CD值，即光刻特征尺寸，光刻所能实现的最小尺寸)，记为CD(max)；若CD(max)≤CD(min),则调整第二曝光能量D2直至CD(max)＞CD(min),CD(min)是当前层的最小光刻CD值；若CD(max)≤CD(min)，当主图形为光阻时，将D2调整变小；当主图形为沟槽时，将D2调整变大。
(5)对第一曝光能量D1和第二曝光能量D2分别建立OPC模型Model1和Model2；
(6)如图2所示，生成第一测试图形T1，第一测试图形T1的光刻CD值为CD(T1)，CD(T1)≥CD(min)，第一测试图形T1周期为X1，X1≥2X，X是当前层的最小周期；
(7)如图3所示，在第一测试图形的间隔处生成第二测试图形T2，第二测试图形T2的光刻CD值为CD(T2)，CD(max)≥CD(T2)≥CD(min)，第二测试图形T2周期为X2，X2≥2X，第二测试图形T2到第一测试图形T1间隔为CD(in),CD(in)≥CD(in min)，CD(in min)为当前层的最小CD间隔；
(8)如图4、图5所示，将第一测试图形T1扩大1.5倍-3倍，将扩大后第一测试图形T1’使用OPC模型Model1和Model2进行模拟，得到CD模拟结果CD1和CD2，取其差值的绝对值|CD2-CD1|；
(9)如图6所示，在第一测试图形T1基础上，将图形CD每边扩大|CD2-CD1|/2，得到第一测试图形扩大层ST1；
(10)继续参考图6并结合图7所示，将第一测试图形扩大层ST1和第二测试图形T2叠加，得到目标层F2，使用Model2对目标层F2进行OPC修正，得到修正后的掩模M2；
(11)如图8、图9所示，将M2中与T1接触的标记为T1M2，与T2接触的标记为T2M2；将T1作为目标层，T1M2作为修正层，T2M2作为参考层，使用第一曝光能量D1对应的Model1进行OPC修正，得到最终的掩模M1。
以上通过具体实施方式和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。

Claims (7)

1.一种测试掩模版制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对于给定的光刻层，最佳曝光能量设为第一曝光能量D1；
(2)当该光刻层主图形为第一类图形时，第二曝光能量D2＝A*D1，当主图形为第二类图形时，第二曝光能量D2＝B*D1；其中，A的范围为0.4-0.9，B的范围为选在1.1-1.6；
(3)在第一曝光能量D1条件下，调整测试掩模版的副图形结构的掩模尺寸C直至曝光出痕迹；
(4)在第二曝光能量D2条件下，测量该测试掩模版副图形结构光刻CD值，记为CD(max)；若CD(max)≤CD(min)则调整第二曝光能量D2直至CD(max)＞CD(min),CD(min)是当前层的最小光刻CD值；
(5)对第一曝光能量D1和第二曝光能量D2分别建立OPC模型Model1和Model2；
(6)生成第一测试图形T1，第一测试图形T1的光刻CD值为CD(T1)，CD(T1)≥CD(min)，第一测试图形T1周期为X1，X1≥2X，X是当前层的最小周期；
(7)生成第二测试图形T2，第二测试图形T2的光刻CD值为CD(T2)，CD(max)≥CD(T2)≥CD(min)，第二测试图形T2周期为X2，X2≥2X，第二测试图形T2到第一测试图形T1间隔为CD(in),CD(in)≥CD(in min)，CD(in min)为当前层的最小CD间隔；
(8)将第一测试图形T1扩大，将扩大后第一测试图形T1’使用OPC模型Model1和Model2进行模拟，得到CD模拟结果CD1和CD2，取其差值的绝对值|CD2-CD1|；
(9)在第一测试图形T1基础上，将图形CD每边扩大|CD2-CD1|/2，得到第一测试图形扩大层ST1；
(10)将第一测试图形扩大层ST1和第二测试图形T2叠加，得到目标层F2，使用Model2对目标层F2进行OPC修正，得到修正后的掩模M2；
(11)将M2中与T1接触的标记为T1M2，与T2接触的标记为T2M2；将T1作为目标层，T1M2作为修正层，T2M2作为参考层，使用第一曝光能量D1对应的Model1进行OPC修正，得到最终的掩模M1。
2.如权利要求1所述测试掩模版制造方法，其特征在于：第一类图形为光阻，第二类图形为沟槽。
3.如权利要求1所述测试掩模版制造方法，其特征在于：实施步骤(3)时，逐渐增加测试掩模版的副图形结构的掩模尺寸C直至曝光出痕迹。
4.如权利要求3所述测试掩模版制造方法，其特征在于：实施步骤(3)时，副图形结构的掩模尺寸C≥10nm。
5.如权利要求1所述测试掩模版制造方法，其特征在于：实施步骤(4)若CD(max)≤CD(min),当主图形为光第一类图形时，将D2调整变小；当主图形为第二类图形时，将D2调整变大。
6.如权利要求1所述测试掩模版制造方法，其特征在于：实施步骤(7)时，在第一测试图形的间隔处生成第二测试图形T2。
7.如权利要求1所述测试掩模版制造方法，其特征在于：实施步骤(8)时，将第一测试图形T1扩大1.5倍-3倍。
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