CN110673437A - 分辨率辅助图形的筛选方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分辨率辅助图形的筛选方法，包括：基于规则的方式在测试版图上的主图形侧添加分辨率辅助图形，并将测试版图分成不同的批次；采集各批次的测试版图上的所述主图形的关键尺寸数据及所述分辨率辅助图形的特征尺寸数据；建立虚拟光学模型；调整虚拟光学模型的参数以使各批次测试版图上的主图形生成对应的光学强度分布图；根据所述光学强度分布图筛选出特征尺寸符合要求的所述分辨率辅助图形。其中，调整虚拟光学模型的参数使得主图形生成光学强度分布图，并通过分析所述光学强度分布图来筛选出合适的分辨率辅助图形，提高了采集并处理分辨率辅助图形的特征尺寸数据的效率，减小了筛选分辨率辅助图形的运算量，加快了工艺研发进度。

Description

分辨率辅助图形的筛选方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种分辨率辅助图形的筛选方法。

背景技术

通孔层是连接上下两层金属层或者是连接栅极和金属层的关键层，通孔层的工艺窗口通常为方形或长方形，对于低工艺节点，由于存在图形边缘失真的光学效应，使得掩膜版上的图形真实曝光到晶圆上的结果为圆形或椭圆形。现有光刻工艺条件下，通孔层的工艺窗口比金属层的工艺窗口小很多，其工艺窗口已经成为影响产品良率的重要因素。添加SRAF(Sub-Resolution Assist Features，分辨率辅助图形)是一种常见的低工艺节点的图形工艺窗口增强方法。

传统的基于规则的方式在测试版图上的通孔图形(主图形)附近添加SRAF，并根据不同SRAF特征尺寸数据分批次出版若干测试版图，在选定的光刻条件下曝光FEM(FocusExposure Matrix，聚焦曝光阵列)实验片，量测在不同SRAF特征尺寸数据下主图形的FEM数据，根据实际的工艺窗口的大小来筛选具有最佳特征尺寸数据的SRAF。但是SRAF的特征尺寸数据主要包括SRAF宽度，SRAF到主图形的距离及SRAF与SRAF之间的间隔，并且要同时考虑SRAF添加的安全性，因此在众多批次的测试版图中筛选特征尺寸数据符合要求的SRAF需要采集并处理庞大的SRAF特征尺寸数据，耗费大量的人力物力及机台资源。此外，目前还有基于模型的方式在测试版图上添加SRAF的方法，但是基于模型的方式添加SRAF的运算量比较大，其脚本运行时间比基于规则的方式添加SRAF的脚本运行时间多出近50％，而且SRAF形状错综复杂，掩膜版制作及SRAF安全性的验证成本及难度也会增加。

所以现在需要一种新的筛选SRAF的方法以解决在形成有通孔图形的测试版图上添加合适的SRAF时处理数据量大或者运算量大的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分辨率辅助图形的筛选方法，以解决在测试版图上添加合适的分辨率辅助图形时处理数据量大或者运算量大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种分辨率辅助图形的筛选方法，包括：

提供掩膜版的多个测试版图，每个所述测试版图上形成有主图形；

基于规则的方式在所述主图形侧添加分辨率辅助图形，并根据所述分辨率辅助图形的特征尺寸数据的不同将多个测试版图分成不同的批次；

采集各批次的所述测试版图上的所述主图形的关键尺寸数据及所述分辨率辅助图形的特征尺寸数据；

以所述主图形的关键尺寸数据及所述分辨率辅助图形的特征尺寸数据为基础建立适用于所述测试版图的虚拟光学模型；

调整所述虚拟光学模型的光源参数或者光刻条件参数以使各批次所述测试版图上的所述主图形生成对应的光学强度分布图；

根据所述光学强度分布图筛选合格批次的所述测试版图以筛选出特征尺寸符合要求的所述分辨率辅助图形。

可选的，在所述分辨率辅助图形的筛选方法中，利用所述光学强度分布图分析不同光源参数或者不同光刻条件参数下的所述主图形的关键尺寸生成的不同的拟合曲线之间的误差是否超出预设的阈值以筛选合格批次的测试版图。

可选的，在所述分辨率辅助图形的筛选方法中，所述分辨率辅助图形的特征尺寸包括：所述分辨率辅助图形的宽度、所述分辨率辅助图形与所述主图形的距离及相邻且互相平行的所述分辨率辅助图形之间的距离。

可选的，在所述分辨率辅助图形的筛选方法中，所述光源参数包括：光源内半径和光源外半径；所述光刻条件参数包括：散焦值和聚焦值。

可选的，在所述分辨率辅助图形的筛选方法中，在所述光源内半径、所述光源外半径及所述散焦值固定不变的情况下，针对同一主图形，变化所述聚焦值以使各批次的测试版图生成第一光学强度分布图。

可选的，在所述分辨率辅助图形的筛选方法中，在所述散焦值、所述聚焦值及所述光源内半径固定不变的情况下，针对同一主图形，变化所述光源外半径以使各批次的测试版图生成第二光学强度分布图。

可选的，在所述分辨率辅助图形的筛选方法中，在所述散焦值、所述聚焦值及所述光源外半径固定不变的情况下，针对同一主图形，变化所述光源内半径以使各批次的测试版图生成第三光学强度分布图。

可选的，在所述分辨率辅助图形的筛选方法中，所述主图形包括：通孔图形。

可选的，在所述分辨率辅助图形的筛选方法中，所述通孔图形根据密度不同分为：密集通孔图形、半密集通孔图形及孤立通孔图形。

可选的，在所述分辨率辅助图形的筛选方法中，在调整虚拟光学模型的光源参数或者光刻条件参数以使各批次测试版图上的主图形生成对应的光学强度分布图之后、根据所述光学强度分布图筛选合格批次的测试版图以筛选出特征尺寸符合要求的所述分辨率辅助图形之前，所述分辨率辅助图形的筛选方法还包括：

在虚拟光学模型的光源参数及光刻条件参数固定不变的情况下，针对同一批次测试版图，变化所述通孔图形以生成第四光学强度分布图。

综上，本发明提供一种分辨率辅助图形的筛选方法，包括：基于规则的方式在测试版图上的主图形侧添加分辨率辅助图形，并根据添加的所述分辨率辅助图形的特征尺寸数据不同将测试版图分成不同的批次；采集各批次的测试版图上的所述主图形的关键尺寸数据及所述分辨率辅助图形的特征尺寸数据；建立适用于所述测试版图的虚拟光学模型；调整虚拟光学模型的光源参数或者光刻条件参数以使各批次测试版图上的主图形生成对应的光学强度分布图；根据所述光学强度分布图筛选出特征尺寸符合要求的所述分辨率辅助图形。其中，调整虚拟光学模型的参数以在虚拟光学模型中生成光学强度分布图，并通过分析所述光学强度分布图来筛选分辨率辅助图形，提高了采集并处理分辨率辅助图形的特征尺寸数据的效率，减小了筛选分辨率辅助图形的运算量，加快了工艺研发进度，缩短了研发周期。

附图说明

图1是本发明实施例的分辨率辅助图形的筛选方法流程图；

图2是本发明实施例的某一批次测试版图示意图；

图3(a)、图3(b)是本发明实施例的不同批次测试版图的第一光学强度分布图；

图4(a)、图4(b)是本发明实施例的不同批次测试版图的第二光学强度分布图；

图5(a)、图5(b)是本发明实施例的不同批次测试版图的第三光学强度分布图

图6是本发明实施例的某一批次测试版图的第四光学强度分布图。

其中，附图标记说明：

10-主图形，20-分辨率辅助图形。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的分辨率辅助图形的筛选方法作进一步详细说明。根据下面说明，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例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

本发明提供一种分辨率辅助图形的筛选方法，参考图1，图1是本发明实施例的分辨率辅助图形的筛选方法流程图，包括：

S10：提供掩膜版的多个测试版图，每个所述测试版图上形成有主图形；

S20：基于规则的方式在所述主图形侧添加分辨率辅助图形，并根据所述分辨率辅助图形的特征尺寸数据的不同将多个测试版图分成不同的批次；

S30：采集各批次的所述测试版图上的所述主图形的关键尺寸数据及所述分辨率辅助图形的特征尺寸数据；

S40：以所述主图形的关键尺寸数据及所述分辨率辅助图形的特征尺寸数据为基础建立适用于所述测试版图的虚拟光学模型；

S50：调整所述虚拟光学模型的光源参数或者光刻条件参数以使各批次所述测试版图上的所述主图形生成对应的光学强度分布图；

S60：根据所述光学强度分布图筛选合格批次的所述测试版图以筛选出特征尺寸符合要求的所述分辨率辅助图形。

接下来具体介绍本发明提供的分辨率辅助图形的筛选方法。

首先，参考图2，图2是本发明实施例的某一批次测试版图示意图，提供掩膜版的多个测试版图，每个所述测试版图上形成有主图形10。本申请的主图形主要针对的是通孔层的工艺窗口，在本实施例中，所述主图形10包括：通孔图形，其中，所述通孔图形根据密度不同分为：密集通孔图形、半密集通孔图形及孤立通孔图形进一步的，所述密集通孔图形、半密集通孔图形以及孤立通孔图形均由多个同心分布的矩形框构成。其中，所述密集通孔图形中相邻的矩形框之间的间距最小，所述孤立通孔图形中相邻的矩形框之间的间距最大，所述半密集通孔图形中相邻的矩形框之间的间距介于上述两者之间。

然后，基于规则的方式在所述主图形10侧添加分辨率辅助图形20，并根据所述分辨率辅助图形20的特征尺寸数据的不同将测试版图分成不同的批次。具体的，基于规则的方式在所述主图形10周围添加分辨率辅助图形20，所述分辨率辅助图形20的特征尺寸数据包括：所述分辨率辅助图形的宽度a、所述分辨率辅助图形与所述主图形的距离b及相邻且互相平行的所述分辨率辅助图形之间的距离c。在本实施例中，针对分辨率辅助图形20设置39种特征尺寸数据，则所述测试版图分为39批次，各批次测试版图只具有一种特征尺寸数据的分辨率辅助图形20。在本实施例中，以第18批次和第36批次的测试版图为例，其中，第18批次的测试版图上的分辨率辅助图形20的特征尺寸数据分别为：所述分辨率辅助图形20的宽度a＝30nm、所述分辨率辅助图形20与所述主图形10的距离b＝50nm、以及相邻且互相平行的所述分辨率辅助图形20之间的距离c＝60nm；第36批次的测试版图上的分辨率辅助图形20的特征尺寸数据分别为：所述分辨率辅助图形20的宽度a＝35nm、所述分辨率辅助图形20与所述主图形10的距离b＝80nm、以及相邻且互相平行的所述分辨率辅助图形20之间的距离c＝70nm。

接着，采集各批次的所述测试版图上的所述主图形10的关键尺寸数据及所述分辨率辅助图形20的特征尺寸数据。在本实施例中，所述主图形10的关键尺寸通常包括主图形工艺窗口的CD及pitch。

进一步的，以所述主图形10的关键尺寸数据及所述分辨率辅助图形20的特征尺寸数据为基础建立适用于所述测试版图的虚拟光学模型。

接着，调整所述虚拟光学模型的光源参数或者光刻条件参数以使各批次所述测试版图上的所述主图形10生成对应的光学强度分布图。具体的，所述光学强度分布图反映的是在不同的光学强度下，同一批次测试版图上的所述主图形10的关键尺寸的数值分布。所述光源参数包括：光源内半径和光源外半径；所述光刻条件参数包括：散焦值和聚焦值。在本实施例中，不同批次测试版图上形成相同的主图形10，针对同一主图形，变化所述聚焦值、所述光源外半径、所述光源内半径这三者中的其中之一以生成不同的光学强度分布图，利用所述光学强度分布图分析不同光源参数或者不同光刻条件参数下的所述主图形的关键尺寸生成的不同的拟合曲线之间的误差是否超出预设的阈值以筛选合格批次的测试版图。接下来，详细介绍一下分别变化所述聚焦值、所述光源外半径、所述光源内半径的三种情况。

(1)参考图3(a)-图3(b)，图3(a)、图3(b)是本发明实施例的不同批次测试版图的第一光学强度分布图，在所述光源内半径、所述光源外半径及所述散焦值固定不变的情况下，39批次的测试版图上的所述主图形均相同，此时同一主图形可以称为标准主图形，针对同一标准主图形，变化所述聚焦值以使各批次的测试版图生成第一光学强度分布图，所述标准主图形的关键尺寸数据分别为：CD＝78nm、Pitch＝115nm。请参考表1，表1是聚焦值变化情况，固定所述光源内半径＝0.592μm、光源外半径＝0.74μm以及散焦值＝0μm，设置9种不同的聚焦值使得39批次测试版图上的主图形对应生成各自的第一光学强度分布图。9种不同的聚焦值使得所述主图形10在同一第一光学强度分布图中生成9条拟合曲线，第一光学强度分布图的纵坐标为光学强度；横坐标为图形尺寸(主图形的CD)。在本实施例中，图3(a)具体是第36批次测试版图上的主图形的第一光学强度分布图，图3(b)具体是第18批次测试版图上的主图形的第一光学强度分布图。根据主图形的关键尺寸数据确定阈值为0.2，如图3(a)和图3(b)所示，以聚焦值＝0μm时获得的拟合曲线为基准，在阈值为0.2的情况下，第36批次测试版图获得的拟合曲线相较于第18批次测试版图获得的拟合曲线，各拟合曲线的CD值更接近。

表1聚焦值变化情况

(2)参考图4(a)-图4(b)，图4(a)、图4(b)是本发明实施例的不同批次测试版图的第二光学强度分布图，在所述散焦值、所述聚焦值及所述光源内半径固定不变的情况下，针对同一标准主图形(关键尺寸数据分别为：CD＝78nm，Pitch＝115nm)，变化所述光源外半径以使39批次的测试版图生成39张不同的第二光学强度分布图，请参考表2，表2是光源外半径变化情况，固定所述散焦值＝0μm、聚焦值＝0μm以及光源内半径＝0.592μm，设置5种不同的光源外半径使得39批次测试版图上的主图形对应生成各自的第二光学强度分布图。5种不同的光源外半径使得所述主图形10在同一第二光学强度分布图中生成5条拟合曲线，第二光学强度分布图的纵坐标为光学强度；横坐标为图形尺寸(主图形的CD)。在本实施例中，图4(a)具体是第36批次测试版图上的主图形的第二光学强度分布图，图4(b)具体是第18批次测试版图上的主图形的第二光学强度分布图。根据主图形的关键尺寸数据确定阈值为0.2，如图4(a)和图4(b)所示，以光源外半径＝0.74μm时获得的拟合曲线为基准，在阈值为0.2的情况下，第36批次测试版图获得的拟合曲线相较于第18批次测试版图获得的拟合曲线，各拟合曲线的CD值更接近。

表2光源外半径变化情况

(3)参考图5(a)-图5(b)，图5(a)、图5(b)是本发明实施例的不同批次测试版图的第三光学强度分布图，在所述散焦值、所述聚焦值及所述光源外半径固定不变的情况下，针对同一标准主图形(关键尺寸数据分别为：CD＝78nm，Pitch＝115nm)，变化所述光源内半径以使39批次的测试版图生成39张不同的第三光学强度分布图，请参考表3，表3是光源内半径变化情况，固定所述散焦值＝0μm、聚焦值＝0μm以及光源外半径＝0.74μm，设置6种不同的光源内半径使得39批次测试版图上的主图形对应生成各自的第三光学强度分布图。6种不同的光源内半径使得所述主图形10在同一第三光学强度分布图中生成6条拟合曲线，第三光学强度分布图的纵坐标为光学强度；横坐标为图形尺寸(主图形的CD)。在本实施例中，图5(a)具体是第36批次测试版图上的主图形的第三光学强度分布图，图5(b)具体是第18批次测试版图上的主图形的第三光学强度分布图。根据主图形的关键尺寸数据确定阈值为0.2，如图5(a)和图5(b)所示，以光源外内径＝0.592μm时获得的拟合曲线为基准，在阈值为0.2的情况下，第36批次测试版图获得的拟合曲线相较于第18批次测试版图获得的拟合曲线，各拟合曲线的图形尺寸值更接近。

表3光源内半径变化情况

在本实施例中，在所述光学虚拟模型中，分别变化所述聚焦值、所述光源外半径、所述光源内半径的三种情况之后，分别对比第一光学强度分布图、第二光学强度分布图及第三光学强度分布图，得出虚拟光学模型的最佳参数为：光源内半径＝0.592μm，光源外半径＝0.74μm，聚焦值＝0μm，散焦值＝0μm。

进一步的，在本实施例中，还可以利用具有最佳参数的虚拟光学模型，针对不同种类的所述主图形10(不同的通孔图形)以生成第四光学强度分布图，即在虚拟光学模型的光源参数及光刻条件参数固定不变(光源内半径＝0.592μm，光源外半径＝0.74μm，聚焦值＝0μm，散焦值＝0μm)的情况下，针对同一批次测试版图，变化所述通孔图形的密度以生成第四光学强度分布图。具体的，例如选取第36批次的测试版图作为实验对象，其中，分辨率辅助图形20的特征尺寸数据分别为：a＝35nm，b＝80nm，以及c＝70nm，并选取不同的通孔图形作为第36批次的测试版图的主图形10，例如，标准主图形(CD＝78nm，Pitch＝115nm)、密集通孔图形(CD:78nm，Pitch:115nm)、孤立通孔(CD:78nm)及半密集通孔图形(CD:78nm，Pitch:260nm)，请参考图6，图6是本发明实施例的第36批次测试版图的第四光学强度分布图，从图6可以看出，不同密度的通孔图形在第36批次的测试版图中有较宽的共同窗口。

最后，分析所述第一光学强度分布图、所述第二光学强度分布图、所述第三光学强度分布图及所述第四光学强度分布图筛选合格批次的所述测试版图以筛选出特征尺寸符合要求的所述分辨率辅助图形。具体的，在本实施例中，分析39批次的测试版图的所述第一光学强度分布图、所述第二光学强度分布图、所述第三光学强度分布图，明显看出第36批次测试版图较第18批次测试版图具有更好的光源变化容忍度，即对于所述光源参数及所述光刻条件参数在一定范围的变化下，第36批次测试版图的增强图形对比度的能力相近，更适用于实际生产工艺，因此最终筛选出第36批次测试版图为最佳测试版图，从而筛选出第36批次测试版图上添加的分辨率辅助图形为最佳分辨率辅助图形。在虚拟光学模型中，分别调整的聚焦值、光源外半径、光源内半径以及通孔图形的密度，在虚拟光学模型中生成第一光学强度分布图、第二光学强度分布图、第三光学强度分布图及第四光学强度分布图，并通过分析上述四种光学强度分布图来筛选出最佳的分辨率辅助图形，提高了采集并处理分辨率辅助图形的特征尺寸数据的效率，减小了筛选分辨率辅助图形的运算量，加快了工艺研发进度，缩短了研发周期。

综上，本发明提供一种分辨率辅助图形的筛选方法，包括：基于规则的方式在测试版图上的主图形侧添加分辨率辅助图形，并根据添加的所述分辨率辅助图形的特征尺寸数据不同将测试版图分成不同的批次；采集各批次的测试版图上的所述主图形的关键尺寸数据及所述分辨率辅助图形的特征尺寸数据；建立适用于所述测试版图的虚拟光学模型；调整虚拟光学模型的光源参数或者光刻条件参数以使各批次测试版图上的主图形生成对应的光学强度分布图；根据所述光学强度分布图筛选出特征尺寸符合要求的所述分辨率辅助图形。调整虚拟光学模型的参数以在虚拟光学模型中生成光学强度分布图，并通过分析所述光学强度分布图来筛选分辨率辅助图形，提高了采集并处理分辨率辅助图形的特征尺寸数据的效率，减小了筛选分辨率辅助图形的运算量，加快了工艺研发进度，缩短了研发周期。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种分辨率辅助图形的筛选方法，其特征在于，包括：

提供掩膜版的多个测试版图，每个所述测试版图上形成有主图形；

基于规则的方式在所述主图形侧添加分辨率辅助图形，并根据所述分辨率辅助图形的特征尺寸数据的不同将多个测试版图分成不同的批次；

采集各批次的所述测试版图上的所述主图形的关键尺寸数据及所述分辨率辅助图形的特征尺寸数据；

以所述主图形的关键尺寸数据及所述分辨率辅助图形的特征尺寸数据为基础建立适用于所述测试版图的虚拟光学模型；

调整所述虚拟光学模型的光源参数或者光刻条件参数以使各批次所述测试版图上的所述主图形生成对应的光学强度分布图；

根据所述光学强度分布图筛选合格批次的所述测试版图以筛选出特征尺寸符合要求的所述分辨率辅助图形。

2.根据权利要求1所述的分辨率辅助图形的筛选方法，其特征在于，利用所述光学强度分布图分析不同光源参数或者不同光刻条件参数下的所述主图形的关键尺寸生成的不同的拟合曲线之间的误差是否超出预设的阈值以筛选合格批次的测试版图。

3.根据权利要求1所述的分辨率辅助图形的筛选方法，其特征在于，所述分辨率辅助图形的特征尺寸包括：所述分辨率辅助图形的宽度、所述分辨率辅助图形与所述主图形的距离及相邻且互相平行的所述分辨率辅助图形之间的距离。

4.根据权利要求1所述的分辨率辅助图形的筛选方法，其特征在于，所述光源参数包括：光源内半径和光源外半径；所述光刻条件参数包括：散焦值和聚焦值。

5.根据权利要求4所述的分辨率辅助图形的筛选方法，其特征在于，在所述光源内半径、所述光源外半径及所述散焦值固定不变的情况下，针对同一主图形，变化所述聚焦值以使各批次的测试版图生成第一光学强度分布图。

6.根据权利要求4所述的分辨率辅助图形的筛选方法，其特征在于，在所述散焦值、所述聚焦值及所述光源内半径固定不变的情况下，针对同一主图形，变化所述光源外半径以使各批次的测试版图生成第二光学强度分布图。

7.根据权利要求4所述的分辨率辅助图形的筛选方法，其特征在于，在所述散焦值、所述聚焦值及所述光源外半径固定不变的情况下，针对同一主图形，变化所述光源内半径以使各批次的测试版图生成第三光学强度分布图。

8.根据权利要求1所述的分辨率辅助图形的筛选方法，其特征在于，所述主图形包括：通孔图形。

9.根据权利要求8所述的分辨率辅助图形的筛选方法，其特征在于，所述通孔图形根据密度不同分为：密集通孔图形、半密集通孔图形及孤立通孔图形。

10.根据权利要求9所述的分辨率辅助图形的筛选方法，其特征在于，在调整虚拟光学模型的光源参数或者光刻条件参数以使各批次测试版图上的主图形生成对应的光学强度分布图之后、根据所述光学强度分布图筛选合格批次的测试版图以筛选出特征尺寸符合要求的所述分辨率辅助图形之前，所述分辨率辅助图形的筛选方法还包括：

在虚拟光学模型的光源参数及光刻条件参数固定不变的情况下，针对同一批次测试版图，变化所述通孔图形以生成第四光学强度分布图。

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