测试掩模版制造方法与流程

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。

技术实现要素：

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t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t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(inmin)，cd(inmin)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(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(inmin)，cd(inmin)为当前层的最小cd间隔；

(8)如图4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5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)如图6、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。