阅读说明：本技术 光源优化方法、光源优化装置、光刻系统及光刻方法 (Light source optimization method, light source optimization device, photoetching system and photoetching method ) 是由 刘娟 刘建忠 于世瑞 于 2019-09-20 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种光源优化方法,包括以下步骤：利用光刻机上不同的光源生成相应的PW OPC模型,所述PW OPC模型是建立在目标工艺窗口条件下能仿真出晶圆上光阻关键尺寸大小的模型；采用所述PW OPC模型对所述晶圆的目标版图进行模拟仿真,并输出多个评判参数；根据所有的所述评判参数筛选出对所述目标版图最友好的光源。所述光源优化方法与现有技术中采用不同的光源在硅片上收集数据的方式相比,不需要收集海量的焦点曝光矩阵(FEM)数据,节省大量的开发时间、人力以及机台资源,即能高效快捷地实现光源的筛选优化,提高光源筛选效率,而且更能直观地反映出不同光源之间的差别。本发明还提供了一种光源优化装置、光刻系统及光刻方法。(The invention provides a light source optimization method, which comprises the following steps: generating corresponding PW OPC models by utilizing different light sources on a photoetching machine, wherein the PW OPC models are models which can simulate the critical dimension of the optical resistance on the wafer under the condition of a target process window; performing analog simulation on the target layout of the wafer by adopting the PW OPC model, and outputting a plurality of judgment parameters; and screening out the most friendly light source to the target layout according to all the evaluation parameters. Compared with the mode of collecting data on a silicon chip by adopting different light sources in the prior art, the light source optimization method does not need to collect massive Focus Exposure Matrix (FEM) data, saves a great deal of development time, manpower and machine resources, can efficiently and quickly realize the screening optimization of the light sources, improves the screening efficiency of the light sources, and can more intuitively reflect the difference between different light sources. The invention also provides a light source optimization device, a photoetching system and a photoetching method.)

光源优化方法、光源优化装置、光刻系统及光刻方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种光源优化方法、光源优化装置、光刻系统及光刻方法。

背景技术

随着技术节点的降低，当图形尺寸接近光刻能力极限时，工艺窗口也变得越来越小，在开发阶段能在短时间内选择一个好的光源就显得尤为重要。

通常业内筛选光源的方法包括以下步骤：首先选出设计版图以及设计规则附近不同周期的测试图形；其次在所述测试图形中确定锚点以及不同光源下的最佳光刻条件；然后在最佳光刻条件下，分别收集不同光源下版图的焦距能量矩阵(Focus Energy Matrix，简称FEM)数据，并输焦深(Depth ofFocus，DOF)和能量的容忍度(exposure latitude，EL)等参数；最后通过焦深(DOF)和能量的容忍度(EL)等参数评判不同光源下版图的工艺窗口。可以发现，所述筛选光源的方法只是通过在硅片上收集不同光源下的焦距能量矩阵(FEM)数据来筛选光源，由于所述焦距能量矩阵(FEM)数据量非常庞大，因此需要耗费大量的时间、人力以及机台资源，

本发明提供了一种光源优化方法用于解决小技术节点以及单一图形下的光源优化的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光源优化方法，以提高光源筛选的效率。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种光源优化方法，包括以下步骤：

利用光刻机上不同的光源生成相应的PW OPC模型，所述PW OPC模型是建立在目标工艺窗口条件下能仿真出晶圆上光阻关键尺寸大小的模型；

采用所述PW OPC模型对所述晶圆的目标版图进行模拟仿真，并输出多个评判参数；

根据所有的所述评判参数筛选出对所述目标版图最友好的光源。

可选的，在所述的光源优化方法中，所述评判参数包括工艺波动带宽值、掩膜版误差增强因子、空间像归一化对数斜率以及单点焦深。

可选的，在所述的光源优化方法中，所述光源包括二极极限光源、四孔光源和六孔光源。

可选的，在所述的光源优化方法中，所述目标版图包括一维图形或者二维图形；或者，包括一维阵列中心位置图形、一维阵列边缘位置图形或者二维图形拐角位置图形。

可选的，在所述的光源优化方法中，根据所有的所述评判参数筛选出对所述目标版图最友好的光源的步骤包括：

用每个所述评判参数来评判所述光刻机上的每个光源对所述目标版图的友好程度，且一个所述评判参数评判一个所述光源后产生一个评判结果；

从所有的评判结果中选出被最多数量的所述评判参数评判为最友好的光源，作为对所述目标版图最友好的光源。

为实现上述目的以及其它相关目的，本发明还提供了一种光源优化装置，包括：

PW OPC模型生成模块，其被配置为利用光刻机上不同的光源生成相应的PW OPC模型，所述PW OPC模型是建立在目标工艺窗口条件下能仿真出晶圆上光阻关键尺寸大小的模型；

模拟仿真模块，其被配置为采用所述PW OPC模型对所述晶圆的目标版图进行模拟仿真，并输出多个评判参数；

评判模块，其被配置为根据所有的所述评判参数筛选出对所述目标版图最友好的光源。

可选的，在所述的光源优化装置中，所述模拟仿真模块输出的所述评判参数包括工艺波动带宽值、掩膜版误差增强因子、空间像归一化对数斜率以及单点焦深。

可选的，在所述的光源优化装置中，所述评判模块根据所有的所述评判参数筛选出对所述目标版图最友好的光源的步骤包括：

利用每个所述评判参数来评判所述光刻机上的每个光源对所述目标版图的友好程度，且一个所述评判参数评判一个所述光源后产生一个评判结果；

从所有的评判结果中选出被最多数量的所述评判参数评判为最友好的光源，作为对所述目标版图最友好的光源。

为实现上述目的以及其它相关目的，本发明还提供了一种光刻系统，包括具有至少两个光源的光刻机、掩膜板以及上述所述的光源优化装置，其中，所述光源优化装置被配置为从光刻机上的所有光源中筛选出的对目标版图最友好的光源，所述光刻机被配置为以所述掩膜板为掩膜，并采用所述光源优化装置筛选出的所述最友好的光源，对一晶圆进行曝光，以在所述晶圆上形成光刻图形。

为实现上述目的以及其它相关目的，本发明还提供了一种光刻方法，包括：

采用上述所述的光源优化方法或上述所述的光源优化装置，从一光刻机上的所有光源中筛选出的对目标版图最友好的光源；

提供一用于制作所述目标版图的掩膜板，并以所述掩膜板为掩膜，采用所述最友好的光源，对一晶圆进行曝光，以在所述晶圆上形成光刻图形。

综上所述，本发明提供了一种光源优化方法，包括：首先利用不同的光源生成相应的工艺窗口(process window,PW)光学邻近修正(Optical Proximity Correction,OPC)模型，其次采用所述模型对目标版图做模拟仿真，并输出评判参数，最后根据所述评判参数筛选光源。所述光源优化方法与现有技术中采用不同的光源在硅片上收集数据的方式相比，不需要收集海量的焦点曝光矩阵(FEM)数据，节省了开发时间和大量的人力以及机台资源，即能高效快捷地实现光源的筛选优化，提高光源筛选效率，而且更能直观地反映不同光源之间的差别。

除此之外，本发明还提供了一种光源优化装置、光刻系统和光刻方法。其中，所述光源优化装置包括PW OPC模型生成模块、模拟仿真模块和评判模块，其可以筛选出对所述目标版图最友好的光源。所述光刻系统包括具有至少两个光源的光刻机、掩膜板以及上述所述的光源优化装置，其可以以所述掩膜板为掩膜，并采用所述光源优化装置从光刻机上的所有光源中筛选出的对目标版图最友好的光源，对一晶圆进行曝光，以在所述晶圆上形成光刻图形。所述光刻方法，包括：提供一用于制作所述目标版图的掩膜板，并以所述掩膜板为掩膜，采用最友好光源对一晶圆进行曝光，以在所述晶圆上形成光刻图形。其中所述最友好光源为采用上述所述的光源优化方法或上述所述的光源优化装置，从一光刻机上的所有光源中筛选出的对目标版图最友好的光源。

附图说明

图1为一种光源优化方法流程图。

图2为本发明一实施例中光源优化方法流程图。

具体实施方式

随着技术节点的降低，当图形尺寸接近光刻能力极限时，工艺窗口也变得越来越小，在开发阶段能在短时间内选择一个好的光源就显得尤为重要。如果只是单纯通过在硅片上收集不同光源下的焦距能量矩阵(FEM)数据来筛选光源，需要耗费大量的时间、人力以及机台资源。

参阅图1，业内通常采用的光源优化流程包括：首先选出设计版图以及设计规则附近不同周期的测试图形；其次在所述测试图形中确定锚点以及不同光源下的最佳光刻条件；然后在最佳光刻条件下，分别收集不同光源下版图的焦距能量矩阵(FEM)数据，并根据焦距能量矩阵(FEM)输出评判参数，所述评判参数可以包括焦深(DOF)、能量的容忍度(EL)以及光阻形貌(PRprofile)等；最后通过焦深(DOF)和能量的容忍度(EL)等评判不同光源下目标版图的工艺窗口，从而筛选出对目标版图最友好的光源。其中，所述焦深(DOF)指在保持影像较为清晰的前提下，焦平面(focus)沿着镜头光轴所允许移动的距离，所述焦深(DOF)越大，所述的工艺窗口越大。能量的容忍度(EL)也被称为曝光宽容度(exposurelatitude)，是指在线宽允许变化的范围内，曝光能量所允许的最大偏差，所述能量的容忍度(EL)值越大，所述工艺窗口越大。而光阻形貌(PRProfile)若为倒梯形状，可能会导致光阻发生倒塌缺陷，降低曝光质量和光刻工艺质量。

上述的光源的优化方法仅仅通过在硅片上收集不同光源下的焦距能量矩阵(FEM)数据来筛选光源，而所述焦距能量矩阵(FEM)数据量非常庞大，因此，筛选出对目标版图最友好的光源需要耗费大量的时间、人力以及机台资源。

基于上述发现，本发明提供了一种光源优化方法，通过生成工艺窗口(PW)光学邻近修正(OPC)模型的方法来筛选出对版图最友好的光源，从而不需要收集海量的焦点曝光矩阵(FEM)数据，能高效快捷地实现光源的筛选优化，而且更能直观地反映出不同光源之间的差别。

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图2对本发明实施例提出的光源优化方法作进一步详细说明。需说明的是，附图仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

基于上述研究，本实施例提供一种光源优化方法，参阅图2。所述光源优化方法包括：利用光刻机上不同的光源生成相应的PW OPC模型，所述PW OPC模型是建立在目标工艺窗口条件下能仿真出晶圆上光阻关键尺寸大小的模型；采用所述PW OPC模型对所述晶圆的目标版图进行模拟仿真，并输出多个评判参数；根据所有的所述评判参数筛选出对所述目标版图最友好的光源。

首先，利用光刻机上不同的光源生成PW OPC模型，其中所述光源可以为任意的光刻机可用的光源，优选为二极(Dipole)极限光源、四孔光源和六孔光源。因为在版图设计中，存在大量的接近光刻极限的小间距一维图形，为了能解析这些图形，且具有较强的分辨率，就需要有对应的二极(Dipole)极限光源，所述二极(Dipole)极限光源要求光源的方向与一维图形方向垂直，光源极化方向与图形方向平行。但是，所述二极(Dipole)极限光源对二维图形的分辨率比较差。为了能够平衡一维和二维图形的分辨率，就需要对光源做进一步地调整和优化，即所述光源中可以增加四孔光源和六孔光源，然后通过工艺窗口(PW)OPC模型筛选出对目标版图最友好的光源。所述四孔光源和六孔光源是通过改变掩膜版与图案类型，经过光源-掩膜优化仿真以及OPC程序形成的光刻机可用的，且与二极(Dipole)极限光源完全不同的独立的四孔或六孔光源。

利用不同光源生成相对应的PW OPC模型，并确定目标版图中不同种类图形的仿真位置。所述PW OPC模型是建立在目标工艺窗口条件下可以仿真出晶圆上光阻CD大小的模型，其中，所述目标工艺窗口条件包括能量信息和焦深信息，所述能量优选为最佳能量-4％～最佳能量+4％，所述焦深优选为：最佳焦深-45nm～最佳焦深+45nm，而最佳能量和最佳焦深需要根据工艺要求具体确定。所述目标版图包括一维图形或者二维图形，更进一步，所述目标版图可以为一维阵列中心位置(array center)图形、一维阵列边缘位置(array edge)图形或者二维图形拐角位置(Corner)图形等所有种类图形。

然后，采用所述PW OPC模型对目标版图做模拟仿真，并输出评判参数。所述评判参数包括工艺波动带宽值(process variation band，PV-band)、掩膜版误差增强因子(Maskerror enhancement factor，MEEF)、空间像归一化对数斜率(Normalized Image LogSlope，NILS)以及单点焦深(individual Depth of focus，IDOF)等。

最后，根据所有的所述评判参数筛选出对所述目标版图最友好的光源。具体步骤包括：用每个所述评判参数来评判所述光刻机上的每个光源对所述目标版图的友好程度，且一个所述评判参数评判一个所述光源后产生一个评判结果；从所有的评判结果中选出被最多数量的所述评判参数评判为最友好的光源，作为对所述目标版图最友好的光源。所述工艺波动带宽值(PV-band)是指在所述目标工艺窗口条件下，得到的图形尺寸变化范围，其值越小，实际的工艺窗口越大；所述的掩膜版误差增强因子(MEEF)是指在所述目标工艺窗口条件下，得到的将在晶圆上曝出的线宽变化随掩膜版线宽变化的范围，其值越小，实际的工艺窗口越大。空间像归一化对数斜率(NILS)是指在所述目标工艺窗口条件下，得到的光刻胶空间像的对比度，其值越大，实际的工艺窗口越大。单点焦深(IDOF)是指在所述最佳能量条件下的焦深，其值越大，实际的工艺窗口越大。在根据所述评判参数筛选光源过程中，对不同的光源，各个评判参数相互独立。最后综合这些评判参数筛选出对目标版图最友好的光源，通过这种方式实现光源的优化。

本发明通过利用光刻机上不同的光源生成相应的工艺窗口(PW)OPC模型，然后采用所述模型对目标版图做模拟仿真，并输出评判参数，最后根据所有的所述评判参数来筛选光源，通过该方法不需要收集海量的焦点曝光矩阵(FEM)数据，节省了开发时间、大量的人力以及机台资源，即能高效快捷地实现光源的筛选优化，而且更能直观地反映不同光源之间的差别。

本实施例还提供了一种光源优化装置，包括：PW OPC模型生成模块，其被配置为利用光刻机上不同的光源生成相应的PW OPC模型，所述PW OPC模型是建立在目标工艺窗口条件下能仿真出晶圆上光阻关键尺寸大小的模型；模拟仿真模块，其被配置为采用所述PWOPC模型对所述晶圆的目标版图进行模拟仿真，并输出多个评判参数；评判模块，其被配置为根据所有的所述评判参数筛选出对所述目标版图最友好的光源。

其中，所述光源优选为二极极限光源、四孔光源和六孔光源，所述目标版图包括一维图形或者二维图形；或者，包括一维阵列中心位置图形、一维阵列边缘位置图形或者二维图形拐角位置图形，所述目标工艺窗口条件包括能量信息和焦深的信息，所述能量优选为最佳能量-4％～最佳能量+4％，所述焦深优选为：最佳焦深-45nm～最佳焦深+45nm，而最佳能量和最佳焦深需要根据工艺要求具体确定，所述模拟仿真模块输出的所述评判参数包括工艺波动带宽值、掩膜版误差增强因子、空间像归一化对数斜率以及单点焦深。所述评判模块根据所有的所述评判参数筛选出对所述目标版图最友好的光源的步骤包括：用每个所述评判参数来评判所述光刻机上的每个光源对所述目标版图的友好程度，且一个所述评判参数评判一个所述光源后产生一个评判结果；从所有的评判结果中选出被最多数量的所述评判参数评判为最友好的光源，作为对所述目标版图最友好的光源。

本实施例还提供了一种光刻系统，包括具有至少两个光源的光刻机、掩膜板以及上述所述的光源优化装置，其中，所述光源优化装置被配置为从光刻机上的所有光源中筛选出的对目标版图最友好的光源，所述光刻机被配置为以所述掩膜板为掩膜，并采用所述光源优化装置筛选出的所述最友好的光源，对一晶圆进行曝光，以在所述晶圆上形成光刻图形。

本实施例还提供了一种光刻方法，包括：采用上述所述的光源优化方法或上述所述的光源优化装置，从一光刻机上的所有光源中筛选出的对目标版图最友好的光源；提供一用于制作所述目标版图的掩膜板，并以所述掩膜板为掩膜，采用所述最友好的光源，对一晶圆进行曝光，以在所述晶圆上形成光刻图形。

应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

最后所应说明的是，以上实施例仅为本发明较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。