确定最佳工艺窗口的最佳工艺设定的方法,该最佳工艺窗口优化了确定光刻工艺最佳工艺窗?技术

一种确定最佳工艺变量设定的方法，该最佳工艺变量设定为光刻制作工艺提供最佳工艺窗口，该光刻制作工艺包括将掩模图形转移到衬底层，该工艺窗口由可控制工艺参数的范围组成，该方法包括如下步骤：　　　　－获取具有临界尺寸（ＣＤ）的掩模图形特征的聚焦－曝光矩阵的数据集，该特征具有预定设计ＣＤ值，该预定设计ＣＤ值应当是将特征传递到衬底层上时尽可能接近的ＣＤ值，以及　　　　－核查所传递的特征的图像是否满足设计容差条件，并确定可控制工艺变量的值的哪种组合提供最接近设计值和最佳工艺范围的ＣＤ值，其特征在于核查及确定最佳组合的过程包括如下步骤：　　　　１）定义相关工艺变量的统计分布，该分布的参数由对工艺变量的变化进行评估或测量而确定；　　　　２）拟合解析模型（ＣＤ（Ｅ，Ｆ））的系数（ｂ↓［１］－ｂ↓［ｎ］），该解析模型将ＣＤ值描述成工艺变量聚焦（Ｆ）和曝光剂量（Ｅ）的函数；　　　　３）使用步骤１）的解析模型（ＣＤ（Ｅ，Ｆ））计算平均ＣＤ值和ＣＤ分布的方差；　　　　４）定量确定ＣＤ分布与预期工艺控制参数Ｃ↓［ｐｋ］的拟合程度；以及　　　　５）通过确定提供最大Ｃ↓［ｐｋ］值的曝光剂量值和聚焦值，确定设计特征的最佳工艺设定。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】,该最佳工艺窗口优化了确定光刻工艺最佳工 ...的制作方法
本专利技术涉及一种确定最佳工艺变量设定的方法，该最佳工艺变量设定为光刻制作工艺提供最佳工艺窗口，该光刻制作工艺包括将掩模图形转移到衬底层，该工艺窗口由可控制工艺参数的范围组成，该方法包括如下步骤-获取具有临界尺寸(CD)的掩模图形特征的聚焦-曝光矩阵的数据集，该特征具有预定设计CD值，该预定设计CD值应当是将特征传递到衬底层上时尽可能接近的CD值，以及-核查所传递的特征的图像是否满足设计容差条件，并确定可控制工艺变量的值的哪种组合提供最接近设计值和最佳工艺范围的CD值。本专利技术还涉及使用该方法设定工艺窗口的方法，使用该工艺窗口设定方法的光刻工艺，以及使用该光刻工艺制作的装置。工艺窗口或者工艺范围是指光刻投影设备用户可以控制的工艺变量范围的组合。工艺变量如聚焦和曝光剂量具有由CD设计值(即源于待制作装置的设计的CD值)确定的标称值。衬底中实现的CD值可能偏离例如+10％到-10％的范围，工艺变量的值可能偏离其标称值相应的范围，因此工艺变量范围的总和不应超过工艺窗口的预算。聚焦曝光矩阵FEM理解成是指，如果将相同特征多次成像到衬底顶部上抗蚀剂层内不同位置而获得的全部数据集，由此通过不同的聚焦设定和/或不同的曝光剂量设定并测量所形成的图像而形成每个图像。例如，可以在抗蚀剂已经显影之后，使用专用的扫描电子显微镜(SEM)扫描抗蚀剂层，从而执行该测量。FEM数据通常用Bossung曲线表示，该曲线示出了所实现的CD值和聚焦及曝光剂量的函数。也可以使用模拟程序获得FEM数据，其中可控制工艺变量被输入该模拟程序中。从EP-A0907111已知上文中所定义的方法，该专利公开了一种光掩模、光掩模的制作方法、使用该光掩模曝光的方法、以及使用该光掩模制作半导体器件的方法。在半导体器件制作领域中，存在着对高密度和高性能的不断增加的需求，这要求减小器件特征尺寸，提高晶体管和电路的速度并改善稳定性。该需求要求以高精度和高均匀性形成器件的特征，这反过来要求仔细设定工艺变量。要求仔细设定工艺变量以及互相优化这些变量的一个重要工艺为光刻，其中使用掩模将电路图形传递到半导体衬底或晶片。以预设的顺序使用一系列这样的掩模。每个这些掩模被用于将其图形传递到已经预先涂敷在一个层上的光敏(抗蚀剂)层，例如在硅晶片上形成的多晶硅或者金属层。为了传递图形，使用了光学投影设备，也称之为曝光设备或者晶片分步曝光机或扫描器。在该设备中，将紫外辐射或深紫外(DUV)辐射导向穿过掩模以曝光抗蚀剂层。曝光之后，抗蚀剂层被显影以形成抗蚀剂掩模，该掩模被用于根据掩模而选择性地刻蚀下面的多晶硅或者金属层，从而形成诸如线或者栅的器件特征。对于掩模图形的设计和制作，必须遵守由设计和工艺限制设定的一组预定设计规则。该设计规则定义例如线和这些特征之间间隔的器件特征的宽度的容差，以保证所印刷的器件特征或线不交叠并且不以非理想方式相互作用。设计规则限制称为临界尺寸(CD)。术语CD现在用于指半导体器件制作中所允许的最小线宽或者两条线之间的最小间隔。对于当前的器件，衬底水平上的CD为微米量级。然而，CD也可以指工艺窗口设定的限制。临界尺寸以聚焦和曝光剂量值为函数而变化。曝光剂量被理解成，入射到抗蚀剂层上曝光束的每个表面面积单元的辐射能量的数量。聚焦值涉及掩模图形图像被聚焦到抗蚀剂层内的程度，即该层和光刻设备投影系统的图像平面的吻合程度。对于每个新一代的集成电路或者使用光刻制作的其它器件，器件特征尺寸变得越来越小且工艺窗口缩小。工艺窗口或工艺范围被理解成指工艺处理中误差幅度。如果超出范围，表面特征的CD及其截面形状(剖面图)将偏离设计尺寸且这将对所制作的半导体器件的性能产生负面影响。因此越来越需要这样一种方法优化若干光刻变量以允许印刷出预期的小尺寸特征，即以足够的工艺范围将这些特征传递到抗蚀剂层和相关的衬底层。首先，需要确定印刷所需特征的最优剂量和聚焦设定。此外，选择照射设置，即照射束截面的形状和强度分布，从而优化工艺范围。对于光刻工程师而言，诸如掩模偏置和散射棒的其它参数的优化是附加的工具。掩模偏置是涉及这样的实际情况的一个参数根据特征形成部分的结构密度，特征的印刷宽度将偏离相关设计特征的宽度。例如，密集结构的设计特征，例如连续特征之间的间距等于特征宽度，将被印刷成具有和设计特征相同宽度的特征。对于半密集结构，例如特征之间的间距是设计宽度的三倍，印刷特征的宽度将比设计特征的宽度小，例如2％。对于孤立特征，即邻近没有任何其它特征的特征，印刷宽度将更小，例如小5％。散射棒为设在设计特征邻近的掩模特征，其尺寸如此小使得并不被成像。然而，由于衍射性能，其对设计特征的图像有影响，并允许对近似设计特征的尺寸进行校正。其效应被称为光学近似校正(OPC)。对于包括具有不同间距(周期)的不同结构的掩模设计图形，找到其印刷的最优工艺条件则更加复杂。例如，使用过度曝光或曝光不足的剂量并结合适当的掩模偏置可以改善部分结构的工艺范围，然而其减小了其它结构的工艺范围。鉴于随着特征宽度的不断减小，制作器件的工艺范围缩小，更重要的是确定可获得最大工艺范围的光刻工艺条件。一般而言，这是通过比较工艺参数的不同组合所获得的工艺范围而实现的在目前使用软件程序的优化方法中，对于特定光刻工艺的工艺范围，使用聚焦范围和剂量范围两个工艺变量。对于预定的最大CD变化，对于特定的剂量范围指定聚焦范围，或者备选地为特定的聚焦范围指定剂量范围。有时，使用最大聚焦和曝光剂量范围。在常规的优化方法中，利用熟知的聚焦-曝光剂量矩阵(FEM)确定用于特定特征CD的最优聚焦和曝光剂量。上面所引用的EP-A0907111的方法允许优化聚焦和曝光，并允许优化掩模CD，且可借助三个工艺参数，即聚焦、曝光剂量和掩模CD的变化进行优化。其程序如下-改变三个参数中两个参数的值，即形成对应于第三个参数特定值的FEM并确定衬底上的CD是否满足规格；-针对一系列的第三参数的值重复该测量和确定，并确定晶片CD满足规格的最初两个参数值的所有组合，从而获得第三参数的有用范围；以及-优化第三参数的范围，其为诸如平均掩模CD、平均曝光剂量、掩模透射等的另一个重要参数的函数。这个过程基本上和经典的双参数优化方法相同，唯一不同在于其涉及到三个参数而非两个参数。该优化为成品率优化。使晶片CD值位于规格内(例如在设计CD值+10％和-10％范围内)的所有参数值都可以被接受。对于其它(一个或两个)参数来讲，传统的优化方法仅仅为一些预定值处的一个参数提供最大范围。此外，如果所获得的工艺范围大于初始所要求的范围，并不明确如何使用其改善CD控制。因此需要这样的优化方法该方法更为普通并允许更好的工艺设定和掩模设计校正。本专利技术的一个目标是提供这样的优化方法，其允许获得最小的晶片CD值扩展以及平均晶片CD值，该CD值等于设计值。而且，就计算平均值和扩展所需的时间而言，该方法是非常有效的。该方法的特征在于，核查和确定最佳组合的过程包括如下步骤1.定义相关工艺变量的统计分布，该分布的参数由对工艺变量的变化进行评估或测量而确定；2.拟合解析模型(CD(E，F))的系数(b1-bn)，该解析模型将CD值描述成工艺变量聚焦(F)和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：J·范温格登，C·A·H·朱弗曼斯，P·迪克森，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：