CN103439869B - 测量图形密度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量图形密度的方法，通过获取OPC测试光掩膜的数据信息和光刻工艺的工艺参数信息，结合OPC软件提供的光刻过程模拟模块，建立OPC仿真模型。将待测掩膜版图形引入建立的OPC仿真模型，能够模拟待测掩膜板在光刻胶上形成的图案，计算得到模拟光刻胶上图案的图形面积，进一步得到模拟光刻胶上图案的图形密度，也就是实际光刻胶上形成的图案的图形密度；本发明采用模拟仿真的方法，能够精确得到光刻胶上图案的图形密度，从而克服现有技术中由于没有有效的测试图形密度的方法，导致的量测图形密度与实际图形密度差异大的问题，进而准确的测量了图形密度，为后续的刻蚀、研磨等的制程开发，提供准确的数据支持，进一步的提高了产品的良率。

Description

测量图形密度的方法

技术领域

本发明涉及半导体测试技术领域，尤其涉及一种测量图形密度的方法。

背景技术

随着集成电路工艺技术的不断进步，尤其在0.13微米工艺后，硅工艺的线宽都已小于曝光的波长长度，使得工艺的稳定性越来越难。在设计的前期就开始考虑工艺的衍生效应，由此产生了很多的设计规则检查(DRC,DesignRuleCheck)。设计规则检查包括很多方面，其中，整体和局部的图形密度(PatternDensity)，对于化学机械研磨(CMP,ChemicalMechanicalPolarization)和刻蚀的宏观负载(MacroLoading)都有很大影响。

现有技术中，通常是通过对光刻掩膜版图形密度的测量来得到光刻胶上的图形密度，图形密度＝图形面积/总面积。光刻胶上的图形密度对设置和调整光刻、刻蚀、研磨等工艺有直接影响，但是，通过测量光刻掩膜版图形密度得到的光刻胶上的图形密度与实际光刻胶上的图形密度有很大差异，这是因为，随着技术节点的提高，在光刻掩膜版上引入了光学临近修正，加入了辅助图形、填充图形等，从而导致光刻掩膜版上的图形已完全不同于实际光刻胶上的图形，进而导致所得图形密度的巨大差异。

另外，在光刻过程中，光刻条件的稍许变化，都会导致关键尺寸的变化，这样就会导致光刻胶上的图形密度发生变化，在现有的测试图形密度的方法中，无法实时反映由于光刻条件的变化而导致图形密度变化的重要信息，进而会引导后续的刻蚀参数设置、研磨参数设置向错误的方向进行，导致所生产出的产品良率较低。

中国专利(公开号：CN101452210B)公开了一种形成不同图形密度的光刻方法，用于刻蚀宏负载效应测试，该光刻方法至少使用两块具有不同图形密度的光刻掩膜版，其中至少一块光刻掩膜版上具有测试图形，在硅片上的某个成阵列的不同单元内利用上述不同图形密度的光刻掩膜板按预定的位置光刻，使该阵列形成图像均匀的光刻图形，最终得到整体光刻图形密度。

该发明通过至少两块具有不同图形密度的光刻掩膜版在基本单元上组合光刻，形成具有图形密度不同的整体光刻图形，有效的减少了研究刻蚀宏负载过程中光刻掩膜版的数量，降低研究成本；但是该发明仍然未能克服现有技术中由于没有有效的测试图形密度的方法，导致量测图形密度与实际图形密度差异大的问题；也未能克服现有技术中由于没有有效的测试图形密度的方法，导致后续的刻蚀、研磨工艺的参数设定误差大的问题；进而降低了产品的良率。

中国专利(公开号：CN102254786B)公开了一种芯片的局部图形密度的分析和检查方法，包括如下步骤：步骤一、根据CMP和刻蚀工艺宏负载要求定义局部面积的大小，将芯片划分成多个面积都为局部面积的局部芯片块；步骤二、将各局部芯片块切分为多个等面积的局部芯片小块；步骤三、检查各所述局部芯片小块的图形密度；步骤四、绘制出芯片的图形密度的二维等高线图；步骤五、计算在所述二维等高线图中的是否存在面积大于所述局部面积、且图形密度值超出目标图形密度范围的区域；步骤六、根据步骤五的计算值确定是否需要修改设计图形。

该发明能够在不增加检查图形密度出现虚假报警情况下，增加图形密度的检查能力。但是该发明仍然未能克服现有技术中由于没有有效的测试图形密度的方法，导致量测图形密度与实际图形密度差异大的问题；也未能克服现有技术中由于没有有效的测试图形密度的方法，导致后续的刻蚀、研磨工艺的参数设定误差大的问题；进而降低了产品的良率。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种测量图形密度的方法，以克服现有技术中由于没有有效的测试图形密度的方法，导致量测图形密度与实际图形密度差异大的问题，也克服了现有技术中由于没有有效的测试图形密度的方法，导致后续的刻蚀、研磨工艺的参数设定误差大的问题，进而准确测量了图形密度，为后续的刻蚀、研磨等制程的开发，提供准确的数据支持，进一步的提高了产品的良率。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种测量图形密度的方法，其中，包括以下步骤：

根据工艺需求提供具有多个OPC测试光掩膜图形的测试光刻掩膜版；

获取每个所述OPC测试光掩膜图形的数据信息；

确定并获取将要进行的光刻工艺的工艺参数信息；

根据所述OPC测试光掩膜图形的数据信息和所述工艺参数信息建立一OPC仿真模型；

获取待测掩膜版上的图形数据信息；

根据所述待测掩膜版上的图形数据信息，利用所述OPC仿真模型，获取模拟光刻胶上图案的图形密度。

上述的测量图形密度的方法，其中，所述测试光刻掩膜版上设置有在待测光刻掩膜板上所有可能出现的图形。

上述的测量图形密度的方法，其中，所述待测光刻掩膜版上包括辅助图形和填充图形等。

上述的测量图形密度的方法，其中，所述OPC测试光掩膜图形的数据信息包括：掩膜图形和关键尺寸等信息。

上述的测量图形密度的方法，其中，所述工艺参数信息包括：所述光刻胶的材质和厚度，光圈类型，光圈数值孔径，曝光时间，曝光强度，聚焦深度，光波长，位于所述光刻胶底部薄膜的材质和厚度，及位于所述光刻胶上表面的薄膜的材质和厚度等。

上述的测量图形密度的方法，其中，获取所述待测光刻掩膜版上的图形数据信息为获取包含所述待测光刻掩膜版图形的文件。

上述的测量图形密度的方法，其中，根据所述数据信息和所述工艺参数信息建立一OPC仿真模型包括：

提供一光刻过程模拟模块；

将所述数据信息和所述工艺参数信息引入所述光刻过程模拟模块中，以建立所述OPC仿真模型。

上述的测量图形密度的方法，其中，所述掩膜版上的图形数据信息包括：由辅助图形、填充图形和掩膜版图形构成的文件，该文件可以完全反映待测光刻掩膜版上的图形分布信息。

上述的测量图形密度的方法，其中，利用所述OPC仿真模型获取模拟光刻胶上图案的图形密度包括：

将所述待测光刻掩膜版上的图形数据信息引入到所述OPC仿真模型中，利用OPC仿真模型模拟光刻之后光刻胶上形成的图案，而后计算所述模拟图案的图形面积，根据图形密度等于图形面积除以总面积，得到所述模拟光刻胶上图案的图形密度。

上述的测量图形密度的方法，其中，所述模拟光刻胶上图案的图形密度为所述光刻胶上图案的图形密度。

上述技术方案具有如下优点或者有益效果：

本发明根据工艺需求提供具有多个OPC测试光掩膜的图形的光刻掩膜版，首先获取OPC测试光掩膜的数据信息，再确定光刻工艺的工艺参数信息，结合提供的光刻过程模拟模块，从而建立一OPC仿真模型，获取并将待测掩膜版上的图形数据信息引入建立的OPC仿真模型，从而能够模拟在光刻胶上形成的图案，计算得到模拟光刻胶上图案的图形面积，进一步得到模拟光刻胶上图案的图形密度，即光刻胶上图案的图形密度；本发明采用模拟仿真的方法，能够精确得到光刻胶上图案的图形密度，从而克服现有技术中由于没有有效的测试图形密度的方法，导致量测图形密度与实际图形密度差异大的问题，也克服了现有技术中由于没有有效的测试图形密度的方法，导致后续的刻蚀、研磨工艺的参数设定误差大的问题，进而准确的测量了图形密度，为后续的刻蚀、研磨等制程的开发，提供准确的数据支持，进一步的提高了产品的良率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是本发明实施例1提供的测量图形密度的方法流程示意图；

图2是本发明实施例1提供的待测掩膜版图形的示意图；

图3是本发明实施例1提供的模拟光刻胶上图案的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例，对本发明作进一步的说明。

实施例1：

图1是本发明实施例1提供的测量图形密度的方法流程示意图；图2是本发明实施例1提供的待测掩膜版图形的示意图；图3是本发明实施例1提供的模拟光刻胶上图案的示意图；如图所示，该测量图形密度的方法，主要应用于测量光刻胶上图案的图形密度的工艺中，包括以下步骤：

首先，根据工艺需求，即根据客户需求的产品，提供一具有多个OPC测试光掩膜的图形的测试光刻掩膜版，同时，该掩膜版包括所有在待测光刻掩膜板上可能出现的图形。

而后获取该OPC测试光掩膜的数据信息，具体操作为：将OPC测试光掩膜的图形通过光刻工艺转移到硅片的光刻胶上，利用CDSEM机台测试硅片上的光刻胶的图形和关键尺寸，就可以得到OPC测试光掩膜的掩膜图形和关键尺寸，即：OPC测试光掩膜的数据信息包括掩膜图形和关键尺寸。

再根据实际的工艺需求(也是根据客户需求的产品信息)确定光刻工艺的工艺参数信息，该工艺参数信息包括：光刻胶的材质和厚度，位于光刻胶下表面的薄膜的材质和厚度，以及位于光刻胶上表面的薄膜的材质和厚度；工艺参数信息还包括：光圈类型、光圈数值孔径、曝光时间、曝光强度、聚焦深度、光波长等在光刻机台上进行光刻工艺时的各项参数。

然后根据上述的数据信息和工艺参数信息建立OPC仿真模型，建立OPC仿真模型包括：提供一光刻过程模拟模块，该光刻过程模拟模块可以是根据实际的光刻过程所编写的程序，如在光刻掩膜板已知的情况下，用某一曝光能量可以得到多大的关键尺寸。在本实施例中，采用calibre软件提供光刻过程模拟模块；而后将数据信息和工艺参数信息引入到上述的光刻过程模拟模块中，进行模拟仿真后，能够得到一最佳的OPC仿真模型。

最后，提供一待测掩膜版图形，该掩膜版图形是根据客户需求设计的掩膜版对应的图形，如图2所示，该掩膜版图形101包括由辅助图形01、填充图形02和掩膜版图形03，辅助图形和填充图形由芯片制造厂根据工艺需求排布在掩膜版图形周围，由辅助图形、填充图形和掩膜版图形构成的文件，即图形数据信息，该文件可以完全反映待测光刻掩膜版上的图形分布信息。而后根据图形数据信息和OPC仿真模型得到模拟光刻胶上图案的图形密度，该模拟光刻胶上图案的图形密度就是实际的光刻胶上图案的图形密度。

其中，据图形数据信息和OPC仿真模型得到模拟光刻胶上图案的图形密度包括：

将图形数据信息引入到OPC仿真模型中，通过calibre软件进行仿真，能够模拟在光刻胶上形成的图案，如图3所示，在模拟光刻胶201上形成有图案21，而后计算图案21的图形面积，根据图形密度＝图形面积/总面积，得到模拟光刻胶上图案的图形密度。当模拟图形密度与掩膜版图形密度的差异大于5％时，实际工艺中会形成的光刻胶上图案的图形密度以模拟图形密度为准；当模拟图形密度于掩膜版图形密度的差异不大于5％时，实际工艺中会形成的光刻胶上图案的图形密度以模拟图形密度为准或者以掩膜版图形的图形密度为准均可以。

本发明实施例1本发明根据工艺需求提供具有多个OPC测试光掩膜图形的测试光刻掩膜版，首先获取OPC测试光掩膜的数据信息，再确定光刻工艺的工艺参数信息，结合提供的光刻过程模拟模块，从而建立一OPC仿真模型，获取并将待测掩膜版上的图形数据信息引入建立的OPC仿真模型，从而能够模拟在光刻胶上形成的图案，计算得到模拟光刻胶上图案的图形面积，进一步得到模拟光刻胶上图案的图形密度，即光刻胶上图案的图形密度；本发明采用模拟仿真的方法，能够精确得到光刻胶上图案的图形密度，从而克服现有技术中由于没有有效的测试图形密度的方法，导致的量测图形密度与实际图形密度差异大的问题，也克服了现有技术中由于没有有效的测试图形密度的方法，导致的后续的刻蚀、研磨工艺的参数设定误差大的问题，进而准确的测量了图形密度，为后续的刻蚀、研磨等的制程开发，提供准确的数据支持，进一步的提高了产品的良率。

综上所述，本发明根据工艺需求提供具有多个OPC测试光掩膜的图形的光刻掩膜版，首先获取OPC测试光掩膜的数据信息，再确定光刻工艺的工艺参数信息，结合提供的光刻过程模拟模块，从而建立一OPC仿真模型，获取并将待测掩膜版上的图形数据信息引入建立的OPC仿真模型，从而能够模拟在光刻胶上形成的图案，计算得到模拟光刻胶上图案的图形面积，进一步得到模拟光刻胶上图案的图形密度，即光刻胶上图案的图形密度；本发明采用模拟仿真的方法，能够精确得到光刻胶上图案的图形密度，从而克服现有技术中由于没有有效的测试图形密度的方法，导致的量测图形密度与实际图形密度差异大的问题，也克服了现有技术中由于没有有效的测试图形密度的方法，导致的后续的刻蚀、研磨工艺的参数设定误差大的问题，进而准确的测量了图形密度，为后续的刻蚀、研磨等的制程开发，提供准确的数据支持，进一步的提高了产品的良率。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种测量图形密度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据工艺需求提供具有多个OPC测试光掩膜图形的测试光刻掩膜版；

将所述OPC测试光掩模图形通过光刻工艺转移至硅片的光刻胶上，利用CDSEM机台测试所述硅片上光刻胶的图形和关键尺寸，获取每个所述OPC测试光掩膜图形的数据信息；

确定并获取将要进行的光刻工艺的工艺参数信息；

根据所述OPC测试光掩膜图形的数据信息和所述工艺参数信息建立一OPC仿真模型；

获取待测掩膜版上的图形数据信息；

根据所述待测掩膜版上的图形数据信息，利用所述OPC仿真模型，获取模拟光刻胶上图案的图形密度。

2.如权利要求1所述的测量图形密度的方法，其特征在于，所述测试光刻掩膜版上设置有在待测光刻掩膜板上所有可能出现的图形。

3.如权利要求2所述的测量图形密度的方法，其特征在于，所述待测光刻掩膜版上包括辅助图形和填充图形。

4.如权利要求1所述的测量图形密度的方法，其特征在于，所述OPC测试光掩膜图形的数据信息包括：掩膜图形和关键尺寸。

5.如权利要求1所述的测量图形密度的方法，其特征在于，所述工艺参数信息包括：所述光刻胶的材质和厚度，光圈类型，光圈数值孔径，曝光时间，曝光强度，聚焦深度，光波长，位于所述光刻胶底部薄膜的材质和厚度，及位于所述光刻胶上表面的薄膜的材质和厚度。

6.如权利要求1所述的测量图形密度的方法，其特征在于，获取所述测试光刻掩膜版上的图形数据信息为获取包含所述测试光刻掩膜版图形的文件。

7.如权利要求1所述的测量图形密度的方法，其特征在于，根据所述数据信息和所述工艺参数信息建立一OPC仿真模型包括：

提供一光刻过程模拟模块；

将所述OPC测试光掩模图形的数据信息和所述工艺参数信息引入所述光刻过程模拟模块中，以建立所述OPC仿真模型。

8.如权利要求1所述的测量图形密度的方法，其特征在于，所述掩膜版上的图形数据信息包括：由辅助图形、填充图形和掩膜版图形构成的文件，该文件可以完全反映待测光刻掩膜版上的图形分布信息。

9.如权利要求1所述的测量图形密度的方法，其特征在于，利用所述OPC仿真模型获取模拟光刻胶上图案的图形密度包括：

将所述测试光刻掩膜版上的图形数据信息引入到所述OPC仿真模型中，利用OPC仿真模型模拟光刻之后光刻胶上形成的图案，而后计算模拟图案的图形面积，根据图形密度等于图形面积除以总面积，得到所述模拟光刻胶上图案的图形密度。

10.如权利要求1所述的测量图形密度的方法，其特征在于，所述模拟光刻胶上图案的图形密度为所述光刻胶上图案的图形密度。