本發(fā)明涉及一種半導體集成電路制造方法，特別是涉及一種提高光刻工藝中圖形關(guān)鍵尺寸的均勻性的方法。

背景技術(shù)：

光刻工藝的分辨率極限：p＝k1×na/λ，p為圖形的半周期也即分辨率極限，k1為光刻工藝系數(shù)，na為曝光設(shè)備的數(shù)值孔徑，λ為曝光光源的波長。

隨著圖形的關(guān)鍵尺寸(cd)越來越小，接近曝光極限即分辨率極限，各種非光刻工藝的環(huán)境因素的影響開始變得越來越大。當k1<0.4時影響變得越來越明顯。

通常圖形密度引起的負載效應(yīng)(loadingeffect)認為對光刻工藝是沒有影響的，但當cd越來越小，對應(yīng)的k1越來越小，此時圖形密度引起cd的變化將越來越大。

現(xiàn)有的平衡圖形密度的方法

冗余圖形填充(dummyinsert)：通過插入電路不需要的圖形對版圖的圖形密度進行調(diào)整。

光學臨近效應(yīng)修正(opc)：根據(jù)圖形的周期不同，調(diào)整版圖的光罩(mask)cd的尺寸。對光罩說明如下：在集成電路制造領(lǐng)域中，光罩是用于定義圖形結(jié)構(gòu)，光刻工藝中，需要先在晶圓上形成光刻膠，然后通過光源進行曝光，曝光過程中，光源穿過光罩再照射到晶圓表面的光刻膠上，實現(xiàn)將光罩上定義的圖形向晶圓的光刻膠上轉(zhuǎn)移；之后通過顯影能夠形成光刻膠圖形，之后再以光刻膠圖形為掩模對形成于晶圓表面上對應(yīng)結(jié)構(gòu)進行刻蝕形成對應(yīng)的圖形結(jié)構(gòu)。所以光罩中定義的圖形通過光刻工藝之后會轉(zhuǎn)移到晶圓的對應(yīng)結(jié)構(gòu)層次上如：多晶硅柵、有源區(qū)等各層圖形。

dummyinsert受制于版圖電路設(shè)計，不能完全對圖形密度進行平衡，尤其是局部區(qū)域的圖形密度(localpatterndensity)。

opc僅考慮圖形本身對光學成像系統(tǒng)的影響，不考慮周邊局部圖形密度對光刻工藝的影響。

而當cd越來越小，對應(yīng)的k1越來越小，此時局部圖形密度引起cd的變化將越來越大時，采用現(xiàn)有的冗余圖形填充和光學臨近效應(yīng)修正兩種調(diào)整方法無法消除局部圖形密度對cd變化的影響，也即現(xiàn)有工藝中，局部圖形密度會對對最終形成于晶圓上的實際圖形結(jié)構(gòu)的cd產(chǎn)生影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種提高光刻工藝中圖形關(guān)鍵尺寸的均勻性的方法，能消除版圖中局部圖形密度的變化對圖形關(guān)鍵尺寸的影響，使各種局部圖形密度下的各圖形關(guān)鍵尺寸趨于和設(shè)計要求相同，提高圖形關(guān)鍵尺寸的均勻性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的提高光刻工藝中圖形關(guān)鍵尺寸的均勻性的方法包括如下步驟：

步驟一、測量各種不同的圖形周期下，各種不同的局部圖形密度對相應(yīng)的圖形周期下的圖形關(guān)鍵尺寸的影響，并根據(jù)測量結(jié)果建立光刻工藝調(diào)整規(guī)則；所述光刻工藝調(diào)整規(guī)則保證光刻工藝完成后各所述圖形周期下不同的局部圖形密度處的各所述圖形關(guān)鍵尺寸趨于和設(shè)計要求值相同，消除不同局部圖形密度對所述圖形關(guān)鍵尺寸的影響。

步驟二、對已經(jīng)設(shè)計好的產(chǎn)品版圖的本層圖形進行局部圖形密度統(tǒng)計，得到所述產(chǎn)品版圖的本層圖形的局部圖形密度分布，所述產(chǎn)品版圖的本層圖形上包括有根據(jù)設(shè)計需要設(shè)置的圖形周期，所述圖形周期有一種以上。

步驟三、根據(jù)所述版圖的本層圖形的局部圖形密度分布，按照步驟一所述光刻工藝調(diào)整規(guī)則對所述產(chǎn)品版圖的本層圖形中各所述圖形對應(yīng)的光罩即mask的關(guān)鍵尺寸進行調(diào)整。

進一步的改進是，步驟一中建立所述光刻工藝調(diào)整規(guī)則包括如下分步驟：

步驟11、產(chǎn)生一組具有不同所述圖形周期且各所述圖形周期又包括有各種所述局部圖形密度的測試圖形。

步驟12、形成各所述測試圖形的測試版圖并進行光刻工藝后測量各所述圖形周期的在不同的所述局部圖形密度下的所述圖形關(guān)鍵尺寸的值。

步驟13、根據(jù)步驟12中對所述圖形關(guān)鍵尺寸的測量值對光刻工藝參數(shù)進行調(diào)整使各所述圖形周期的在不同的所述局部圖形密度下的所述圖形關(guān)鍵尺寸的趨于一致。

進一步的改進是，步驟二中所述局部圖形密度統(tǒng)計時，對應(yīng)的局部區(qū)域單元大小和步驟一所述測試圖形的區(qū)域面積大小相同。

進一步的改進是，步驟11中所述測試圖形的不同局部圖形密度采用進行冗余圖形填充實現(xiàn)。

進一步的改進是，步驟13中的對光刻工藝參數(shù)進行的調(diào)整為根據(jù)局部圖形密度對版圖的圖形對應(yīng)的光罩關(guān)鍵尺寸進行調(diào)整。

進一步的改進是，步驟二所述產(chǎn)品版圖的本層圖形已經(jīng)根據(jù)設(shè)計需要進行了冗余圖形填充調(diào)整和一次光學臨近效應(yīng)修正調(diào)整。

進一步的改進是，當所述產(chǎn)品版圖中的前層圖形對本層圖形有影響時，重復步驟一至三，在重復的步驟一中，步驟11中的所述測試圖形的不同局部圖形密度采用進行前層圖形填充實現(xiàn)。

在重復的步驟二中進行所述局部圖形密度統(tǒng)計時統(tǒng)計出所述前層圖形的局部圖形密度分布。

在重復的步驟三中，根據(jù)所述版圖的所述前層圖形的局部圖形密度分布，按照所述光刻工藝調(diào)整規(guī)則對所述產(chǎn)品版圖的本層圖形中各所述圖形對應(yīng)的光罩關(guān)鍵尺寸進行調(diào)整。

本發(fā)明從現(xiàn)有技術(shù)中通過冗余圖形填充和光學臨近效應(yīng)修正兩種調(diào)整方法無法消除局部圖形密度對cd變化的影響的技術(shù)問題出發(fā)，設(shè)計了步驟一來測量各種不同的圖形周期下不同的局部圖形密度對相應(yīng)的圖形周期的圖形關(guān)鍵尺寸的影響，并根據(jù)這種影響來設(shè)置調(diào)節(jié)工藝參數(shù)的方法即光刻工藝調(diào)整規(guī)則，光刻工藝調(diào)整規(guī)則能保證光刻工藝完成后各圖形周期下不同的局部圖形密度處的各所述圖形關(guān)鍵尺寸趨于一致，消除不同局部圖形密度對所述圖形關(guān)鍵尺寸的影響；之后，在版圖設(shè)計過程中，在現(xiàn)有設(shè)計好的版圖的基礎(chǔ)上增加了局部圖形密度統(tǒng)計的步驟，通過局部圖形密度統(tǒng)計可以得到版圖上的本層圖形的各圖形周期下的局部圖形密度分布；之后，根據(jù)版圖的本層圖形的局部圖形密度分布，再套用之前設(shè)置的光刻工藝調(diào)整規(guī)則能實現(xiàn)對產(chǎn)品版圖的本層圖形中各圖形對應(yīng)的mask即光罩關(guān)鍵尺寸進行調(diào)整，最后能使產(chǎn)品版圖的本層圖形中各圖形關(guān)鍵尺寸進行調(diào)整并趨于和設(shè)計要求值相同，也即本發(fā)明利用光罩上的圖形最后會轉(zhuǎn)移到形成于晶圓的產(chǎn)品的圖形上的特點，根據(jù)已經(jīng)測試過的局部圖形密度對產(chǎn)品版圖的本層圖形的各圖形關(guān)鍵尺寸的影響大小設(shè)定了光刻工藝調(diào)整規(guī)則，而根據(jù)設(shè)定的光刻工藝調(diào)整規(guī)則預(yù)先對光罩的關(guān)鍵尺寸進行調(diào)整，通過光罩的關(guān)鍵尺寸的調(diào)整來抵消局部圖形密度對產(chǎn)品的圖形即產(chǎn)品版圖的本層圖形的影響，也即當局部圖形密度會使產(chǎn)品的圖形的關(guān)鍵尺寸相對于目標值增加時，可以降低對應(yīng)的光罩關(guān)鍵尺寸，這樣使用調(diào)整后的光罩進行光刻之后能使產(chǎn)品的圖形的關(guān)鍵尺寸，由于具體需要對光罩的關(guān)鍵尺寸進行多少調(diào)整即光罩的關(guān)鍵尺寸調(diào)整量已經(jīng)通過步驟一確定，即按照光刻工藝調(diào)整規(guī)則進行調(diào)整即可實現(xiàn)光罩的關(guān)鍵尺寸的調(diào)整來抵消局部圖形密度對產(chǎn)品的圖形即產(chǎn)品版圖的本層圖形的影響；所以本發(fā)明能消除版圖中局部圖形密度的變化對圖形關(guān)鍵尺寸的影響，使各種局部圖形密度下的各圖形關(guān)鍵尺寸趨于和設(shè)計要求相同，最后能提高圖形關(guān)鍵尺寸的均勻性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明：

圖1是本發(fā)明實施例方法流程圖；

圖2a是版圖中局部圖形密度較低區(qū)域的結(jié)構(gòu)圖；

圖2b是版圖中局部圖形密度較高區(qū)域的結(jié)構(gòu)圖；

圖3a是局部圖形密度對圖形關(guān)鍵尺寸的影響曲線；

圖3b是本發(fā)明實施例根據(jù)局部圖形密度對圖形關(guān)鍵尺寸的影響曲線形成的對光刻工藝參數(shù)調(diào)整的曲線。

具體實施方式

如圖1所示，是本發(fā)明實施例方法流程圖，本發(fā)明實施例提高光刻工藝中圖形關(guān)鍵尺寸的均勻性的方法包括如下步驟：

步驟一、測量各種不同的圖形周期下，各種不同的局部圖形密度對相應(yīng)的圖形周期下的圖形關(guān)鍵尺寸的影響，并根據(jù)測量結(jié)果建立光刻工藝調(diào)整規(guī)則；所述光刻工藝調(diào)整規(guī)則保證光刻工藝完成后各所述圖形周期下不同的局部圖形密度處的各所述圖形關(guān)鍵尺寸趨于和設(shè)計要求值相同，消除不同局部圖形密度對所述圖形關(guān)鍵尺寸的影響。

本發(fā)明實施例方法中，步驟一中建立所述光刻工藝調(diào)整規(guī)則包括如下分步驟：

步驟11、產(chǎn)生一組具有不同所述圖形周期且各所述圖形周期又包括有各種所述局部圖形密度的測試圖形。所述測試圖形的區(qū)域主要由面積確定，為了方便說明，以所測試圖形的區(qū)域為正方形為例進行說明如下：所述測試圖形的區(qū)域大小為a×a，a為50μm～1000μm；更優(yōu)選擇為：a為100μm～500μm。實際步驟中，所述測試圖形的區(qū)域也能采用其它形狀，不限于正方形。后續(xù)步驟二中所述局部圖形密度對應(yīng)的局部區(qū)域大小和所述測試圖形的區(qū)域大小相同。

所述測試圖形的不同局部圖形密度采用進行冗余圖形填充實現(xiàn)。所述測試版圖不需要經(jīng)過一次光學臨近效應(yīng)修正調(diào)整即不需要opc，只需測出對應(yīng)的不同周期或步進(pitch)、不同maskcd在不同局部圖形密度(localpatterndensity)下的cd變化即可；而后續(xù)步驟三中則會根據(jù)步驟二得到的局部圖形密度分布，對opc以后的maskcd按步驟一進行調(diào)整，后續(xù)會詳細說明。

關(guān)于不同的局部圖形密度的測試圖形的測試版圖或后續(xù)的產(chǎn)品版圖，可以參考圖2a和圖2b所示，圖2a是版圖中局部圖形密度較低區(qū)域的結(jié)構(gòu)圖，圖2b是版圖中局部圖形密度較高區(qū)域的結(jié)構(gòu)圖。從圖2a中所示可知，在整個局部版圖區(qū)域中，僅虛線框101所示區(qū)域具有圖形結(jié)構(gòu)即芯片的電路圖形結(jié)構(gòu)，虛線框101中標記103和104都為本層圖形，僅是處理層次不同。在其它地方采用了冗余圖形102進行填充，可以看出冗余圖形102可以將整個局部版圖區(qū)域的密度做大致的平衡，但是受到圖形結(jié)構(gòu)本身的限制，無關(guān)對局部版圖區(qū)域進行完全的平衡，如虛線圈101所示圖形區(qū)域的內(nèi)部和鄰接位置處都具有較小的局部圖形密度。另外，從圖2b可以看出，圖2b中具有多個圖形結(jié)構(gòu)即本層圖形103和104，這些圖形結(jié)構(gòu)103和104將局部版圖區(qū)域進行填充，形成比圖2a的圖形結(jié)構(gòu)密度更高的圖形。

步驟12、形成各所述測試圖形的測試版圖并進行光刻工藝后測量各所述圖形周期的在不同的所述局部圖形密度下的所述圖形關(guān)鍵尺寸的值。

如圖3a所示，是局部圖形密度對圖形關(guān)鍵尺寸的影響曲線；圖3a中顯示了目標值為一個值的圖形關(guān)鍵尺寸對應(yīng)的曲線，橫坐標為局部圖形密度也即對應(yīng)于各測試圖形區(qū)域范圍內(nèi)的局部圖形密度，縱坐標為圖形關(guān)鍵尺寸，曲線201是實際測量的圖形關(guān)鍵尺寸隨局部圖形密度變化的曲線即對光刻工藝完成后形成于晶圓上的圖形的關(guān)鍵尺寸隨局部圖形密度變化的曲線；曲線202是版圖對應(yīng)的光罩上的圖形關(guān)鍵尺寸(maskcd)的設(shè)置曲線，采用曲線202對應(yīng)的光罩進行光刻之后得到的版圖的實際圖形的曲線將為曲線201。而，曲線203為圖形關(guān)鍵尺寸的目標值(targetcd)曲線即形成于晶圓上的實際圖形在目標上應(yīng)當和曲線203一致，也即理想狀態(tài)下曲線201和203應(yīng)當重合，但是，可以看出曲線201和203僅在大于一定值如虛線圈301對應(yīng)位置處的局部圖形密度時才重疊，在局部圖形密度較低時即小于如虛線圈301對應(yīng)位置處的局部圖形密度時曲線201偏離于曲線203，這就是局部圖形密度對圖形關(guān)鍵尺寸的進行了不利影響。

步驟13、根據(jù)步驟12中對所述圖形關(guān)鍵尺寸的測量值對光刻工藝參數(shù)進行調(diào)整使各所述圖形周期的在不同的所述局部圖形密度下的所述圖形關(guān)鍵尺寸的趨于一致。較佳為，對光刻工藝參數(shù)進行的調(diào)整為對版圖的圖形對應(yīng)的光罩關(guān)鍵尺寸調(diào)整。

如圖3b所示，是本發(fā)明實施例根據(jù)局部圖形密度對圖形關(guān)鍵尺寸的影響曲線形成的對光刻工藝參數(shù)調(diào)整的曲線，比較圖3b和圖3a可知，本發(fā)明對maskcd進行了改進，即本發(fā)明實施例方法中進行了對版圖的圖形對應(yīng)的光罩關(guān)鍵尺寸調(diào)整，曲線204是實際進行于晶圓上的圖形結(jié)構(gòu)的版圖的圖形對應(yīng)的光罩關(guān)鍵尺寸的調(diào)整曲線，比較曲線202和204，曲線204中，在較低局部圖形密度處，曲線204增加了光罩關(guān)鍵尺寸；在較高局部圖形密度處，曲線204和現(xiàn)有曲線202的光罩關(guān)鍵尺寸相同。這樣，采用對光罩關(guān)鍵尺寸進行了調(diào)整后的曲線204對應(yīng)的版圖進行光刻工藝即曝光顯影后在晶圓上形成的圖形的圖形關(guān)鍵尺寸將會趨于和目標曲線203重合，即能使各圖形關(guān)鍵尺寸都分別趨近于目標值，從而能提高圖形關(guān)鍵尺寸的均勻性。

步驟二、設(shè)計產(chǎn)品版圖，產(chǎn)品版圖包括多層圖形，現(xiàn)單獨以當前進行處理的本層圖形為例進行說明，前層圖形為在本層圖形曝光之前已經(jīng)形成的一層圖形，后層圖形為在本層圖形曝光且形成之后進行一層圖形，故本發(fā)明實施例方法中說明對本層圖形進行處理即可。所述產(chǎn)品版圖的本層圖形已經(jīng)根據(jù)設(shè)計需要進行了冗余圖形填充調(diào)整和一次光學臨近效應(yīng)修正調(diào)整。經(jīng)過一次光學臨近效應(yīng)修正調(diào)整后，對得到的版圖進行測量將會得到圖3a曲線201所對應(yīng)的結(jié)果。

之后，對已經(jīng)設(shè)計好的產(chǎn)品版圖的本層圖形進行局部圖形密度統(tǒng)計，得到所述產(chǎn)品版圖的本層圖形的局部圖形密度分布，所述產(chǎn)品版圖的本層圖形上包括有根據(jù)設(shè)計需要設(shè)置的圖形周期，所述圖形周期有一種以上。所述局部圖形密度分布請參考圖2a和圖2b所示，圖2a中對應(yīng)于較低的局部圖形密度區(qū)域，圖2a中雖然進行了冗余圖形101的填充，但是仍然無法是圖2a和圖2b的局部圖形密度完全平衡。

步驟三、根據(jù)所述版圖的本層圖形的局部圖形密度分布，按照所述光刻工藝調(diào)整規(guī)則對所述產(chǎn)品版圖的本層圖形中各所述圖形對應(yīng)的光罩關(guān)鍵尺寸進行調(diào)整。本發(fā)明實施例方法中，按照步驟一所述光刻工藝調(diào)整規(guī)則中對光刻工藝參數(shù)進行的調(diào)整為對版圖的圖形對應(yīng)的光罩關(guān)鍵尺寸調(diào)整，可以參考圖3b所示，曲線204會根據(jù)局部圖形密度進行相應(yīng)的變化，如曲線204中能增加低局部圖形密度區(qū)域的maskcd，由于之前步驟二中已經(jīng)進行了一次opc，故該處的maskcd也稱為opcmaskcd；完成光刻工藝后，能增加低局部圖形密度區(qū)域的圖形的關(guān)鍵尺寸；曲線204在高局部圖形密度區(qū)域中并沒有改變opcmaskcd，這樣調(diào)整后，能使圖形的關(guān)鍵尺寸都趨于圖2a曲線202對應(yīng)的關(guān)鍵尺寸值，故能增加圖形的關(guān)鍵尺寸的均勻性。圖3b中曲線204雖然僅顯示了2段式調(diào)整，但是實際上能根據(jù)局部圖形密度對圖形關(guān)鍵尺寸的影響進行多段式調(diào)整，原理和曲線204的2段式調(diào)整是一樣的，這里不再展開詳細的描述。

當所述產(chǎn)品版圖中的前層圖形對本層圖形有影響時，重復步驟一至三，在重復的步驟一中，步驟11中的所述測試圖形的不同局部圖形密度采用進行前層圖形填充實現(xiàn)。

在重復的步驟二中進行所述局部圖形密度統(tǒng)計時統(tǒng)計出所述前層圖形的局部圖形密度分布。

在重復的步驟三中，根據(jù)所述版圖的所述前層圖形的局部圖形密度分布，按照所述光刻工藝調(diào)整規(guī)則對所述產(chǎn)品版圖的本層圖形中各所述圖形對應(yīng)的光罩關(guān)鍵尺寸進行調(diào)整。

以上通過具體實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。