一種監控弱點形成原因的方法
【專利摘要】本發明公開了一種監控弱點形成原因的方法，包括：步驟一：建立OPC模型和監控模型，所述OPC模型是根據多個位置處的圖案對應地在測試版圖上的初始測試版圖尺寸和經光刻工藝后在樣品晶片的樣品晶片尺寸來獲得的，所述監控模型是根據所述多個位置處的圖案對應地在所述測試版圖上的修正后測試版圖尺寸和所述樣品晶片尺寸來獲得的，其中，所述修正后測試版圖尺寸是根據所述多個位置處的圖案對應地在測試掩膜版上的測試掩膜版尺寸來修正的；以及步驟二：利用所述OPC模型和所述監控模型來確定晶片上的弱點的形成原因。本發明通過構建OPC模型和監控模型能夠有效且準確地查找弱點的形成原因。
【專利說明】—種監控弱點形成原因的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體制造工藝，尤其涉及一種監控弱點形成原因的方法。
【背景技術】
[0002]隨著半導體制造技術的飛速發展，為了半導體器件達到更快的運算速度、更大的資料存儲量以及更多的功能，半導體芯片向更高的集成度方向發展。而半導體芯片的集成度越高，半導體器件的關鍵尺寸(⑶，Critical Dimension)越小。
[0003]然而由于曝光機臺的分辨率極限的影響，在采用曝光工藝進行圖案轉移時，很容易產生光學臨近效應(OPE，Optical Proximity Effect)，例如，直角轉角圓形化、直線末端縮短以及線寬增大/縮短等。因此，現行的半導體器件制作工藝均是先利用計算機系統來對測試版圖進行光學臨近修正(OPC, Optical Proximity Correction)以補償光學臨近效應，然后再將修正過的測試版圖形成于掩膜版上。
[0004]然而，采用該掩膜版在樣品晶片上獲得的圖案也并非都能夠符合要求，我們將樣品晶片上不符合要求的點(例如，該點處的圖案的尺寸大于CD等)稱為弱點(weak point)。弱點的存在是不被允許的，因此就需要對形成弱點的原因進行查找，以避免弱點的出現。但是，引起弱點的原因多種多樣，諸如設備工藝參數的漂移、有限的工藝窗口、較差的圖像質量、較高的掩膜誤差增進因子(MEEF,Mask Error Enhancement Factor)、0PC模型的建立和OPC修正過程等。此外,在一次出帶(tape out)中，可能會存在很多弱點。因此,對于操作人員來說，查找每個弱點形成的原因是非常困難和龐大的工程。
[0005]因此，急需一種監控弱點形成原因的方法，以解決現有技術中存在的問題。
【發明內容】
[0006]在
【發明內容】
部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在【具體實施方式】部分中進一步詳細說明。本發明的
【發明內容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。
[0007]為了解決現有技術中存在的問題，本發明提出了一種監控弱點形成原因的方法，包括:步驟一:建立OPC模型和監控模型，所述OPC模型是根據多個位置處的圖案對應地在測試版圖上的初始測試版圖尺寸和經光刻工藝后在樣品晶片的樣品晶片尺寸來獲得的，所述監控模型是根據所述多個位置處的圖案對應地在所述測試版圖上的修正后測試版圖尺寸和所述樣品晶片尺寸來獲得的，其中，所述修正后測試版圖尺寸是根據所述多個位置處的圖案對應地在測試掩膜版上的測試掩膜版尺寸來修正的；以及步驟二:利用所述OPC模型和所述監控模型來確定晶片上的弱點的形成原因。
[0008]優選地，所述步驟一包括:提供測試版圖；對所述測試版圖進行第一光學臨近修正，并將第一光學臨近修正后的圖案轉移到測試掩膜版上；利用所述光刻工藝將所述測試掩膜版上的圖案轉移到樣品晶片上；在所述測試版圖上選定多個位置，測量所述多個位置處的圖案在所述測試版圖上的初始測試版圖尺寸，并測量所述多個位置處的圖案對應地在所述測試掩膜版上的測試掩膜版尺寸和在所述樣品晶片上的樣品晶片尺寸；根據所述測試掩膜版尺寸來修正所述初始測試版圖尺寸，以獲得修正后測試版圖尺寸；以及根據所述初始測試版圖尺寸和所述樣品晶片尺寸擬合OPC模型，且根據所述修正后測試版圖尺寸和所述樣品晶片尺寸擬合監控模型，其中，在所述OPC模型中所述初始測試版圖尺寸和所述樣品晶片尺寸一致，在所述監控模型中所述初始測試版圖尺寸和所述樣品晶片尺寸一致。
[0009]優選地，令所述初始測試版圖尺寸和所述樣品晶片尺寸一致以進行所述OPC模型的模擬，令所述修正后測試版圖尺寸和所述樣品晶片尺寸一致以進行所述監控模型的模擬，使得所述OPC模型和所述監控模型用于確定所述光刻工藝的工藝參數。
[0010]優選地，所述OPC模型和所述監控模型用于確定所述光刻工藝中的光學部分和光刻膠部分的工藝參數。
[0011]優選地，所述步驟二包括:提供版圖；對所述版圖進行第二光學臨近修正，并將第二光學臨近修正后的圖案轉移到掩膜版上；利用OPC模型確定的光刻工藝將所述掩膜版上的圖案轉移到晶片上；測量所述晶片上的弱點對應地在所述掩膜版上的掩膜版尺寸；以及判斷所述弱點的所述掩膜版尺寸是否超出尺寸預定值，如果所述弱點的所述掩膜版尺寸超出尺寸預定值，將確定所述弱點是由所述掩膜版的關鍵尺寸不符合標準所引起的。
[0012]優選地，如果所述弱點的所述掩膜版尺寸未超出尺寸預定值，所述方法還包括:基于所述OPC模型獲取所述弱點對應地在所述版圖上的初始版圖尺寸，并基于所述監控模型獲取根據所述掩膜版尺寸來修正所述初始版圖尺寸而得到的修正后版圖尺寸；判斷所述修正后版圖尺寸是否等于所述弱點在所述晶片上的晶片尺寸；如果所述修正后版圖尺寸等于所述弱點在所述晶片上的晶片尺寸，判斷所述初始版圖尺寸是否等于所述修正后版圖尺寸；如果所述初始版圖尺寸等于所述修正后版圖尺寸，則判斷出所述OPC模型是正確的，且所述弱點是由所述第二光學臨近修正所引起的；以及如果所述初始版圖尺寸不等于所述修正后版圖尺寸，則判斷出所述OPC模型是錯誤的，且所述弱點是由所述OPC模型所引起的。
[0013]優選地，如果所述修正后版圖尺寸不等于所述弱點在所述晶片上的晶片尺寸，所述方法還包括:基于所述監控模型來確定所述弱點的掩膜誤差增進因子；以及判斷所述弱點的所述掩膜誤差增進因子是否大于因子預定值，如果所述弱點的所述掩膜誤差增進因子大于所述因子預定值，則判斷出所述弱點是由掩膜誤差增進因子偏高所引起的。
[0014]優選地，如果所述弱點的所述掩膜誤差增進因子不大于所述因子預定值，所述方法還包括:基于所述監控模型來確定所述光刻工藝的工藝窗口 ；判斷所述工藝窗口是否在預定范圍內，如果所述工藝窗口在所述預定范圍內，則判斷出所述弱點是由有限的工藝窗口所引起的。
[0015]優選地，如果所述工藝窗口超出所述預定范圍，則判斷出所述弱點是由設備工藝參數的漂移所引起的。
[0016]優選地，所述第二光學臨近修正是經由所述OPC模型模擬獲得的。
[0017]本發明通過構建OPC模型和監控模型能夠有效且準確地查找弱點的形成原因。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]本發明的下列附圖在此作為本發明的一部分用于理解本發明。附圖中示出了本發明的實施例及其描述，用來解釋本發明的原理。在附圖中，[0019]圖1為根據本發明一個實施方式建立弱點監控模型的流程圖；
[0020]圖2A和圖2B分別為根據本發明一個實施方式的測試版圖和測試掩膜版的示意圖；
[0021]圖3A為根據本發明一個實施方式監控弱點形成原因的流程圖；
[0022]圖3B為根據本發明另一個實施方式監控弱點形成原因的流程圖；以及
[0023]圖3C為根據本發明再一個實施方式監控弱點形成原因的流程圖。
【具體實施方式】
[0024]接下來，將結合附圖更加完整地描述本發明，附圖中示出了本發明的實施例。但是，本發明能夠以不同形式實施，而不應當解釋為局限于這里提出的實施例。相反地，提供這些實施例將使公開徹底和完全，并且將本發明的范圍完全地傳遞給本領域技術人員。在附圖中，為了清楚，層和區的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標記表示相同的元件。
[0025]應當明白，當元件或層被稱為“在...上”、“與...相鄰”、“連接到”或“耦合到”其它元件或層時，其可以直接地在其它元件或層上、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或層，或者可以存在居間的元件或層。相反，當元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或層時，則不存在居間的元件或層。
[0026]本發明提供了一種監控弱點形成原因的方法，該方法包括以下兩個步驟:步驟一:建立OPC模型和監控模型，OPC模型是根據多個位置處的圖案對應地在測試版圖上的初始測試版圖尺寸和在樣品晶片的樣品晶片尺寸來獲得的，監控模型是根據多個位置處的圖案對應地在測試版圖上的修正后測試版圖尺寸和樣品晶片尺寸來獲得的，其中，修正后測試版圖尺寸是根據多個位置處的圖案對應地在測試掩膜版上的測試掩膜版尺寸來修正的；以及步驟二:利用OPC模型和監控模型來確定晶片上的弱點的形成原因。
[0027]下面將結合圖1和圖3A-3C來詳細描述根據本發明一個實施方式的上述步驟的詳細細節，其中圖1主要用于解釋步驟一，圖3A-3C主要用于解釋步驟二。
[0028]如圖1所示，建立OPC模型和監控模型包括以下步驟:
[0029]首先，執行步驟101，提供測試版圖。測試版圖上具有預形成在樣品晶片上的圖案，該圖案可以與實際生成中要形成在晶片上的圖案相同，也可以不同。
[0030]然后，執行步驟102，對測試版圖進行第一光學臨近修正，并將第一光學臨近修正后的圖案轉移到測試掩膜版上。對測試版圖進行第一光學臨近修正，以盡量降低光刻工藝中光學臨近效應的影響。然后，利用現有工藝將修正后的圖案轉移到測試掩膜版上。需要說明的是，對測試版圖進行第一光學臨近修正可以包括僅對測試版圖上包含的一部分圖案進行第一光學臨近修正，也可以包括對測試版圖上的所有圖案都進行第一光學臨近修正。本領域的技術人員可以根據實際需要來進行選擇。
[0031]接著，執行步驟103，利用光刻工藝將測試掩膜版上的圖案轉移到樣品晶片上。所述光刻工藝可以包括在樣品晶片上涂膠、曝光、顯影等步驟，以將測試掩膜版上的圖案轉移到樣品晶片上。圖案轉移之后，還可以采用灰化處理，以將光刻膠去除。
[0032]然后，執行步驟104，在測試版圖上選定多個位置，測量多個位置處的圖案在測試版圖上的初始測試版圖尺寸，并測量多個位置處的圖案對應地在測試掩膜版上的測試掩膜版尺寸和在樣品晶片上的樣品晶片尺寸。作為示例，可以在測試版圖上選擇1000-2000個位置(點)，由于測試掩膜版和樣品晶片上的圖案是由測試版圖上的圖案依次轉移得到的，因此在測試掩膜版和樣品晶片上能夠相應地獲得上述1000-2000個位置(點)。分別在測試版圖、測試掩膜版和樣品晶片上的這些對應的位置處的圖案的尺寸進行測量，并將測試版圖上測得的多個位置處的圖案尺寸稱為初始測試版圖尺寸，將測試掩膜版上測得的對應的多個位置處的圖案尺寸稱為測試掩膜版尺寸，將樣品晶片上測得的對應的多個位置處的圖案尺寸稱為樣品晶片尺寸。上述對位置(點)的數量的選擇僅為示范性的，因此不構成對本發明的限制。
[0033]接著，執行步驟105，根據測試掩膜版尺寸來修正初始測試版圖尺寸，以獲得修正后測試版圖尺寸。通常情況下，將版圖上的圖案轉移至掩膜版上時會存在一定的變形。圖2A和圖2B分別為根據本發明一個實施方式的測試版圖和測試掩膜版的示意圖。圖2A和圖2B選擇了相同區域的圖案，以便于示出圖案轉移過程中產生的變形。從圖中可以看出，在圖案的形狀已經發生了變化，并且通過測量還發現圖案的尺寸也有所變化。此時，以該掩膜版進行至晶片的圖案轉移時，實際上轉移的圖案主要是由掩膜版上的圖案來決定的，因此，需要根據測試掩膜版的圖案來修正測試版圖上的圖案，即根據測試掩膜版尺寸來修正初始測試版圖尺寸，以獲得修正后測試版圖尺寸。這樣可以使測試圖形和掩膜版上實際寫出的保持一致。
[0034]最后，執行步驟106，根據初始測試版圖尺寸和樣品晶片尺寸模擬OPC模型，且根據修正后測試版圖尺寸和樣品晶片尺寸模擬監控模型。作為示例，令初始測試版圖尺寸和樣品晶片尺寸一致以進行OPC模型的擬合，令修正后測試版圖尺寸和樣品晶片尺寸一致以進行監控模型的擬合，使得通過OPC模型和監控模型得到光學部分和顯影部分的優化參數，以盡可能使模型的預測值和測量值誤差最小，提高模型的精確度。優選地，OPC模型和監控模型的擬合用于優化光刻工藝中的光學部分和光刻膠部分的工藝參數。該模擬步驟可以選用Calibrewb軟件(由Mentor公司提供)來完成。光學部分的工藝參數可以包括焦距、像平面起始點、像擴散因子、透鏡邊緣透光因子和/或相干度因子等。光刻膠部分的工藝參數可以包括不同的光刻膠顯影制式。
[0035]如圖3A所示，根據本發明利用OPC模型和監控模型來確定晶片上的弱點的形成原因包括以下步驟:
[0036]執行步驟301，提供版圖。版圖上具有待形成在晶片上的圖案。
[0037]執行步驟302，對版圖進行第二光學臨近修正，并將第二光學臨近修正后的圖案轉移到掩膜版上。該第二光學臨近修正是經由OPC模型模擬獲得的。對版圖進行第二光學臨近修正，以盡量降低光刻工藝中光學臨近效應的影響。然后，利用現有工藝將修正后的圖案轉移到掩膜版上。
[0038]執行步驟303，利用OPC模型確定的光刻工藝將掩膜版上的圖案轉移到晶片上。所述光刻工藝可以包括在樣品晶片上涂膠、曝光、顯影等步驟，以將掩膜版上的圖案轉移到晶片上。圖案轉移之后，還可以采用灰化處理，以將光刻膠去除。
[0039]執行步驟304，測量晶片上的弱點對應地在掩膜版上的掩膜版尺寸。如果在晶片上發現弱點，對應地在掩膜版上確定弱點的位置，然后測量弱點在掩膜版上的掩膜版尺寸。
[0040]執行步驟305，判斷弱點的掩膜版尺寸是否超出尺寸預定值。作為示例，在實際判斷時尺寸預定值和技術節點有關，比如在關鍵尺寸為40nm的情況下，在掩模板放大4倍后的關鍵尺寸為160nm，如果弱點的掩膜版尺寸為180nm，則明顯看出其超出了制作掩模板的某個設定級別，造成轉移圖像失真。
[0041]如果弱點的掩膜版尺寸超出尺寸預定值，執行步驟306，將確定弱點是由掩膜版的關鍵尺寸不符合標準所引起的。
[0042]進一步，如果在步驟305中判斷出弱點的掩膜版尺寸未超出尺寸預定值，本發明提供的方法還包括以下步驟，如圖3B所示:
[0043]執行步驟307，基于OPC模型獲取弱點對應地在版圖上的初始版圖尺寸，并基于監控模型獲取根據掩膜版尺寸來修正初始版圖尺寸而得到的修正后版圖尺寸。
[0044]執行步驟308，判斷修正后版圖尺寸是否等于弱點在晶片上的晶片尺寸。
[0045]執行步驟309，如果修正后版圖尺寸等于弱點在晶片上的晶片尺寸，判斷初始版圖尺寸是否等于修正后版圖尺寸。
[0046]執行步驟310，如果初始版圖尺寸等于修正后版圖尺寸，則判斷出OPC模型是正確的，且弱點是由第二光學臨近修正所引起的。
[0047]如果初始版圖尺寸不等于修正后版圖尺寸，則執行步驟311，判斷出弱點是由OPC模型所引起的。
[0048]進一步，如果在步驟308中判斷出修正后版圖尺寸不等于弱點在晶片上的晶片尺寸，本發明提供的方法還包括以下步驟，如圖3C所示:
[0049]執行步驟312，基于監控模型來確定弱點的掩膜誤差增進因子(MEEF)。
[0050]執行步驟313，判斷弱點的掩膜誤差增進因子是否大于因子預定值。
[0051]執行步驟314，如果弱點的掩膜誤差增進因子大于因子預定值，則判斷出弱點是由掩膜誤差增進因子偏高所引起的。作為示例，如果圖形的MEEF為8，一般就超過了成像的要求,容易造成成像失真。
[0052]進一步，如果在步驟313中判斷出弱點的掩膜誤差增進因子不大于因子預定值，本發明提供的方法還包括以下步驟，繼續參照圖3C:
[0053]執行步驟315，基于監控模型來確定光刻工藝的工藝窗口 ；
[0054]執行步驟316，判斷工藝窗口是否在預定范圍內；以及
[0055]如果工藝窗口在預定范圍內，則執行步驟317，判斷出弱點是由有限的工藝窗口所引起的。作為示例，每一個節點工藝的每一層版圖都有固定的工藝窗口要求，如果28nm節點連接孔的景深(DOF, Depth of Focus)為60nm,就不能滿足要求,在成像過程中容易出現失真。
[0056]進一步，如果在步驟316中判斷出工藝窗口超出預定范圍，則執行步驟318，判斷出弱點是由設備工藝參數的漂移所引起的。
[0057]本發明通過構建OPC模型和監控模型能夠有效且準確地查找弱點的形成原因。
[0058]本發明已經通過上述實施例進行了說明，但應當理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發明限制于所描述的實施例范圍內。此外本領域技術人員可以理解的是，本發明并不局限于上述實施例，根據本發明的教導還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發明所要求保護的范圍以內。本發明的保護范圍由附屬的權利要求書及其等效范圍所界定。
【權利要求】
1.一種監控弱點形成原因的方法，其特征在于，包括: 步驟一:建立OPC模型和監控模型，所述OPC模型是根據多個位置處的圖案對應地在測試版圖上的初始測試版圖尺寸和經光刻工藝后在樣品晶片的樣品晶片尺寸來獲得的，所述監控模型是根據所述多個位置處的圖案對應地在所述測試版圖上的修正后測試版圖尺寸和所述樣品晶片尺寸來獲得的，其中，所述修正后測試版圖尺寸是根據所述多個位置處的圖案對應地在測試掩膜版上的測試掩膜版尺寸來修正的；以及 步驟二:利用所述OPC模型和所述監控模型來確定晶片上的弱點的形成原因。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟一包括: 提供測試版圖； 對所述測試版圖進行第一光學臨近修正，并將第一光學臨近修正后的圖案轉移到測試掩膜版上； 利用所述光刻工藝將所述測試掩膜版上的圖案轉移到樣品晶片上； 在所述測試版圖上選定多個位置，測量所述多個位置處的圖案在所述測試版圖上的初始測試版圖尺寸，并測量所述多個位置處的圖案對應地在所述測試掩膜版上的測試掩膜版尺寸和在所述樣品晶片上的樣品晶片尺寸； 根據所述測試掩膜版尺寸來修正所述初始測試版圖尺寸，以獲得修正后測試版圖尺寸；以及 根據所述初始測試版 圖尺寸和所述樣品晶片尺寸擬合OPC模型，且根據所述修正后測試版圖尺寸和所述樣品晶片尺寸擬合監控模型，其中，在所述OPC模型中所述初始測試版圖尺寸和所述樣品晶片尺寸一致，在所述監控模型中所述初始測試版圖尺寸和所述樣品晶片尺寸一致。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，令所述初始測試版圖尺寸和所述樣品晶片尺寸一致以進行所述OPC模型的模擬，令所述修正后測試版圖尺寸和所述樣品晶片尺寸一致以進行所述監控模型的模擬，使得所述OPC模型和所述監控模型用于確定所述光刻工藝的工藝參數。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述OPC模型和所述監控模型用于確定所述光刻工藝中的光學部分和光刻膠部分的工藝參數。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟二包括: 提供版圖； 對所述版圖進行第二光學臨近修正，并將第二光學臨近修正后的圖案轉移到掩膜版上; 利用OPC模型確定的光刻工藝將所述掩膜版上的圖案轉移到晶片上； 測量所述晶片上的弱點對應地在所述掩膜版上的掩膜版尺寸；以及判斷所述弱點的所述掩膜版尺寸是否超出尺寸預定值，如果所述弱點的所述掩膜版尺寸超出尺寸預定值，將確定所述弱點是由所述掩膜版的關鍵尺寸不符合標準所引起的。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，如果所述弱點的所述掩膜版尺寸未超出尺寸預定值，所述方法還包括: 基于所述OPC模型獲取所述弱點對應地在所述版圖上的初始版圖尺寸，并基于所述監控模型獲取根據所述掩膜版尺寸來修正所述初始版圖尺寸而得到的修正后版圖尺寸；判斷所述修正后版圖尺寸是否等于所述弱點在所述晶片上的晶片尺寸； 如果所述修正后版圖尺寸等于所述弱點在所述晶片上的晶片尺寸，判斷所述初始版圖尺寸是否等于所述修正后版圖尺寸； 如果所述初始版圖尺寸等于所述修正后版圖尺寸，則判斷出所述OPC模型是正確的，且所述弱點是由所述第二光學臨近修正所引起的；以及 如果所述初始版圖尺寸不等于所述修正后版圖尺寸，則判斷出所述OPC模型是錯誤的，且所述弱點是由所述OPC模型所引起的。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，如果所述修正后版圖尺寸不等于所述弱點在所述晶片上的晶片尺寸，所述方法還包括: 基于所述監控模型來確定所述弱點的掩膜誤差增進因子；以及 判斷所述弱點的所述掩膜誤差增進因子是否大于因子預定值，如果所述弱點的所述掩膜誤差增進因子大于所述因子預定值，則判斷出所述弱點是由掩膜誤差增進因子偏高所引起的。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，如果所述弱點的所述掩膜誤差增進因子不大于所述因子預定值，所述方法還包括: 基于所述監控模型來確定所述光刻工藝的工藝窗口； 判斷所述工藝窗口是否在預定范圍內，如果所述工藝窗口在所述預定范圍內，則判斷出所述弱點是由有限的工藝窗口所引起的。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，如果所述工藝窗口超出所述預定范圍，則判斷出所述弱點是由設備工藝參數的漂移所引起的。
10.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二光學臨近修正是經由所述OPC模型模擬獲得的。
【文檔編號】G03F1/36GK103676490SQ201210353296
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月20日 優先權日:2012年9月20日
【發明者】曹清晨 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司