[發明專利]一種優化光刻工藝參數的方法

有效

• 申請號: 201811560902.5
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN109491216B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 郭奧;袁偉;王鵬飛;李琛
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;馬盼

本發明公開了一種優化光刻工藝參數的方法，包括如下步驟：S01：利用機器學習模型仿真芯片設計版圖的最佳焦距，同時測量實際晶圓制造過程中的在線工藝數據；S02：將上述仿真出來的最佳焦距和測量出來的在線工藝數據相結合，對整片晶圓的光刻結果進行預測，得出預測結果，同時測量晶圓光刻之后的實際結果；S03：將所述預測結果和實際結果進行自動驗證，若預測結果與實際結果之間的誤差小于閾值，保留該預測結果并進入步驟S04；S04：利用上述保留的預測結果對實際光刻工藝進行參數優化。本發明提供的一種優化光刻工藝參數的方法，自動實現整個光刻工藝參數的優化流程，為實現智能化光刻工藝奠定了基礎，具有非常重要的應用價值。

技術領域

本發明涉及集成電路制造領域，具體涉及一種優化光刻工藝參數的方法。

背景技術

在半導體集成電路制造領域，光刻工藝是一種關鍵的基本工藝，其工藝質量直接影響集成電路的成品率、可靠性、芯片性能以及使用壽命等參數指標的穩定和提高。由于光刻工藝涉及復雜的光化學反應和物理過程，影響其結果的因素非常復雜，因此要在理論上完全建立各工藝參數和光刻結果的對應關系十分困難。在實際工藝中通常采取反復試驗的方法來獲得相對穩定的工藝參數，如實際光刻工藝中通常采用聚焦/曝光量矩陣(FEM)來確定光刻工藝窗口參數，即通過芯片版圖上的少數幾個位置確定整個芯片最佳劑量和焦距。但是隨著集成電路制造技術節點的不斷縮小，先進工藝制程的試驗和制造成本急劇增加，同時光刻工藝參數的可變性也顯著增加，因此很難繼續采用反復試驗的方法獲取穩定的光刻工藝參數。

近年來，計算光刻作為先進光刻工藝的一種輔助工具發展尤為迅速，在28nm技術節點以下，計算光刻已經成為光刻工藝研發的核心。所謂計算光刻，顧名思義，就是采用計算機模擬、仿真光刻工藝的光化學反應和物理過程，從理論上指導光刻工藝參數的優化。在先進技術節點的光刻工藝優化中，計算光刻工具已經被廣泛推廣和應用，其技術內容也從光學鄰近效應修正(OPC)擴展為光源-掩模協同優化技術(SMO)，與實際光刻工藝參數優化也結合的越來越緊密，如附圖1所示，為荷蘭ASML公司推出的利用計算光刻工具(Tachyon)仿真芯片工藝窗口的方法，并結合工藝量測數據對光刻工藝進行缺陷預測和驗證，最終實現光刻工藝窗口優化，其具體步驟包括：芯片版圖的工藝窗口計算，即計算光刻仿真；采用工藝量測方法得出晶圓制造的焦距圖；晶圓缺陷預測和驗證；版圖相關的工藝窗口優化。但是，隨著工藝節點的不斷推進，計算光刻的模型越來越復雜，對算力的要求急劇攀升，所需要的計算時間也顯著增長，目前在28nm技術節點以下，常見的計算光刻軟件包已經很難實現對整個芯片版圖的仿真計算。

最佳焦距(Best-focus)是計算光刻中的一個重要參數，也是指導光刻工藝優化的關鍵參數之一，如果能獲得芯片版圖上每個位置的最佳焦距，即可準確預知晶圓制造時光刻工藝的實際效果，從而給光刻工藝參數優化提供準確依據，但是對于全版圖尺度的最佳焦距計算，由于運算量十分龐大，現有的計算光刻軟件和硬件能力根本無法滿足，目前對于芯片版圖最佳焦距的計算，只能選取有限的特征圖形進行，因此很難為光刻工藝參數優化提供系統幫助。

發明內容

本發明的目的是提供一種優化光刻工藝參數的方法，采用機器學習模型與計算光刻結合起來仿真整個芯片設計版圖的最佳焦距，進一步結合晶圓實際制造過程中的在線工藝數據對整片晶圓的光刻結果進行預測和驗證，最后實現光刻工藝參數的優化。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種優化光刻工藝參數的方法，包括如下步驟：

S01：利用機器學習模型仿真芯片設計版圖的最佳焦距，同時測量晶圓實際制造過程中的在線工藝數據；

S02：將上述仿真出來的最佳焦距和測量出來的在線工藝數據相結合，對整片晶圓的光刻結果進行預測，得出預測結果，同時測量晶圓光刻之后的實際結果；

S03：將所述預測結果和實際結果進行自動驗證，若預測結果與實際結果之間的誤差小于閾值，保留該預測結果并進入步驟S04；若預測結果與實際結果之間的誤差大于等于閾值，則返回步驟S01；