CN106033171A

CN106033171A - 用于晶圆上坏点的失效分析的方法

Info

Publication number: CN106033171A
Application number: CN201510107417.2A
Authority: CN
Inventors: 杜杳隽; 张士健
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Corp
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2016-10-19
Anticipated expiration: 2035-03-11
Also published as: CN106033171B

Abstract

本发明提供一种用于晶圆上坏点的失效分析的方法，所述方法包括：对晶圆坏点所对应的问题光罩图案进行直接模拟；以及基于模拟结果与生成所述问题光罩图案所基于的原始光学邻近修正版图的模拟的比较确定所述晶圆坏点是否起因于光罩错误。本发明所提供的用于晶圆上坏点的失效分析的方法可以将光学邻近修正过程可能的错误与光罩错误各自产生的影响分离开来，准确确定晶圆坏点产生的根本原因是否在于光罩错误。

Description

用于晶圆上坏点的失效分析的方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种用于晶圆上坏点(on-wafer weak point)的失效分析的方法。

背景技术

随着集成电路的复杂度越来越高，特征尺寸也变的越来越小。当集成电路的特征尺寸接近光刻机曝光的系统极限，即特征尺寸接近或小于光刻光源时，硅片上制造出的版图会出现明显的畸变，该现象称为光学邻近效应。为了应对光学邻近效应，提出了分辨率增强技术。其中，光学邻近修正(Optical Proximity Correction,OPC)已成为最重要的技术。

设计版图经OPC后形成后OPC版图(post-OPC layout)，光罩制造机(mask writer)基于后OPC版图生成相应的光罩图案，最后经光刻转移为晶圆上的图案。有时，后OPC版图的模拟结果与晶圆上的图案不相符合，例如在后OPC版图的模拟结果中不存在任何坏点，然而在晶圆上图案却出现坏点。在这种情况下，坏点产生的根本原因可能是OPC过程中出现的错误，也可能是光罩制造过程中引入的光罩错误。然而，当前没有方法可以准确判断坏点真正起因于哪种错误。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于晶圆上坏点的失效分析的方法。所述方法包括：对晶圆坏点所对应的问题光罩图案进行直接模拟；以及基于模拟结果与生成所述问题光罩图案所基于的原始光学邻近修正版图的模拟的比较确定所述晶圆坏点是否起因于光罩错误。

在本发明的一个实施例中，所述对晶圆坏点所对应的问题光罩图案进行直接模拟进一步包括：获得晶圆坏点所对应的问题光罩图案的扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)图像；将所述扫描电子显微镜图像转换成第一光学邻近修正版图；以及对所述第一光学邻近修正版图进行光学邻近修正模拟，以生成第一模拟轮廓。

在本发明的一个实施例中，所述基于模拟结果与生成所述问题光罩图案所基于的原始光学邻近修正版图的模拟的比较确定所述晶圆坏点是否起因于光罩错误进一步包括：将所述第一模拟轮廓与第二模拟轮廓进行比较，其中所述第二模拟轮廓为所述原始光学邻近修正版图的模拟轮廓；以及基于比较结果确定所述晶圆坏点是否起因于光罩错误。

在本发明的一个实施例中，所述扫描电子显微镜图像为关键尺寸-扫描电子显微镜(Critical Dimension,CD-SEM)图像。

在本发明的一个实施例中，将所述扫描电子显微镜图像转换成第一光学邻近修正版图是基于所述扫描电子显微镜图像的灰度与预定阈值的比较。

在本发明的一个实施例中，生成所述问题光罩图案所基于的原始光学邻近修正版图的模拟结果中不存在坏点。

在本发明的一个实施例中，所述原始光学邻近修正版图是对原始设计版图进行基于模型的光学邻近修正后得到的。

在本发明的一个实施例中，所述模型的精度无法准确确定。

在本发明的一个实施例中，所述方法是针对连接孔层的坏点失效分析。

在本发明的一个实施例中，所述连接孔为接触孔(contact,CT)。

本发明所提供的用于晶圆上坏点的失效分析的方法可以将光学邻近修正过程可能的错误与光罩错误各自产生的影响分离开来，准确确定晶圆坏点产生的根本原因是否在于光罩错误。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1示出了晶圆坏点所对应的原始OPC版图中无坏点的示例；

图2示出了根据本发明一个实施例的用于晶圆上坏点的失效分析的方法的流程图；

图3示出了SEM图像转换为第一OPC版图的示意图；以及

图4示出了采用图2的方法所得到的第一模拟轮廓的示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

OPC已经成为集成电路制造工艺中关键尺寸控制和良率提升不可缺少的途径。通过修改设计图形来预补偿制程偏差以提高图像的还原能力和解析度。

基于模型的OPC是当前最有效的OPC方法，它从制程信息提取数学模型来引导图形的修正，因此模型的精度与可靠性至关重要。有时，经OPC后的后OPC版图的模拟结果中不存在坏点，而在晶圆上显影后的图像却存在坏点，正如图1所示的。图1以接触孔为例，示出了晶圆坏点所对应的原始OPC版图中无坏点的示例。在图1中，方形为模拟的OPC层，而圆形或椭圆形区域为模拟的CT轮廓。在该原始OPC版图中，所模拟的轮廓是符合规格的(如图1中标注CD为64的CT)。然而，该CT在晶圆图案上显示为坏点。正如前面所述，在这种情况下，坏点产生的根本原因可能是OPC过程中出现的错误(例如模型的非准确性)，也可能是光罩制造过程中引入的光罩错误。

在当前阶段，通常尝试使用具有更高级别的不同模型来交叉检查现存OPC模型，但这无法提供足够的证据来证明模型的精度。另一方面，为了检查光罩错误，通常测量光罩CD并将其与相关模拟CD进行比较。然而，这样的直接比较可能涉及各种测量错误和噪声。即使检测到不同也难以确定是否真正起因于光罩错误。因此，缺乏有效的方法将OPC模型的非准确性与光罩错误各自所产生的影响分离开来。

本发明提供一种用于晶圆上坏点的失效分析的方法，该方法对晶圆坏点所对应的问题光罩图案进行直接模拟，然后基于模拟结果与生成问题光罩图案所基于的原始OPC版图的模拟的比较确定晶圆坏点是否起因于光罩错误。

具体地，对晶圆坏点所对应的问题光罩图案进行直接模拟可以进一步包括：获得晶圆坏点所对应的问题光罩图案的SEM图像；将该SEM图像转换成第一OPC版图；对第一OPC版图进行OPC模拟，以生成第一模拟轮廓。基于模拟结果与生成问题光罩图案所基于的原始OPC版图的模拟的比较确定晶圆坏点是否起因于光罩错误可以进一步包括：将第一模拟轮廓与第二模拟轮廓进行比较，其中第二模拟轮廓为原始OPC版图的模拟轮廓；基于比较结果确定晶圆坏点是否起因于光罩错误。

图2示出了根据本发明一个实施例的用于晶圆上坏点的失效分析的方法200的流程图。如图2所示，方法200包括以下步骤：

步骤201：获得晶圆坏点所对应的问题光罩图案的SEM图像。具体地，可以获得该问题光罩图案的CD-SEM图像。其中，生成该问题光罩图案所基于的原始OPC版图的模拟结果中不存在坏点，该原始OPC版图例如是对原始设计版图进行基于模型的OPC后得到的，该模型的精度无法准确确定。

步骤202：将该SEM图像转换成第一OPC版图。图3示出了SEM图像转换为第一OPC版图的示意图。如图3所示，可以基于在步骤201中所获得的CD-SEM图像的灰度与预定阈值的比较来完成转换。具体地，以CT为例，可以根据CD-SEM图像的灰度来判定CT边界的位置。如果灰度小于一定的阈值，则认定是CT边界。

步骤203：对第一OPC版图进行OPC模拟，以生成第一模拟轮廓。图4示出了采用图2的方法所得到的第一模拟轮廓的示意图。如图4所示，对于第一OPC版图(即由CD-SEM图像转换而得的OPC版图)的OPC模拟是和原始OPC版图相类似的：原始OPC版图OPC模拟的OPC轮廓是由完全直线构成，而第一OPC版图的OPC轮廓是由不规则曲线构成。由于光罩制造机的误差，第一OPC版图和原始OPC版图总是存在微小差别。该微小的差别可能导致出现图1中示出的晶圆上图案存在坏点而所对应的后OPC版图中无坏点的情形。

步骤204：将第一模拟轮廓与第二模拟轮廓进行比较，其中第二模拟轮廓为原始OPC版图的模拟轮廓。接着图4以CT为例的示例，将来自图4的第一OPC版图的CT轮廓(即第一模拟轮廓)与来自图1的原始OPC版图的CT轮廓(即第二模拟轮廓)进行比较。

步骤205：基于比较结果确定晶圆坏点是否起因于光罩错误。基于步骤204的比较可知，图4中示出的第一OPC版图的CT轮廓的关键尺寸(61)与图1的原始OPC版图的CT轮廓的关键尺寸(64)并不相同，因此可以确定晶圆坏点是由于光罩错误而产生。

基于上述用于晶圆上坏点的失效分析的方法，当晶圆上出现坏点时，可以准确确定晶圆坏点产生的根本原因是否在于光罩错误，将OPC过程中可能出现的错误与光罩错误各自产生的影响分离开来，从而能够快速找到失效原因，提高解决失效问题的效率。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims

1.一种用于晶圆上坏点的失效分析的方法，其特征在于，所述方法包括：

对晶圆坏点所对应的问题光罩图案进行直接模拟；以及

基于模拟结果与生成所述问题光罩图案所基于的原始光学邻近修正版图的模拟的比较确定所述晶圆坏点是否起因于光罩错误。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对晶圆坏点所对应的问题光罩图案进行直接模拟进一步包括：

获得晶圆坏点所对应的问题光罩图案的扫描电子显微镜图像；

将所述扫描电子显微镜图像转换成第一光学邻近修正版图；以及

对所述第一光学邻近修正版图进行光学邻近修正模拟，以生成第一模拟轮廓。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于模拟结果与生成所述问题光罩图案所基于的原始光学邻近修正版图的模拟的比较确定所述晶圆坏点是否起因于光罩错误进一步包括：

将所述第一模拟轮廓与第二模拟轮廓进行比较，其中所述第二模拟轮廓为所述原始光学邻近修正版图的模拟轮廓；以及

基于比较结果确定所述晶圆坏点是否起因于光罩错误。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述扫描电子显微镜图像为关键尺寸-扫描电子显微镜图像。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述扫描电子显微镜图像转换成第一光学邻近修正版图是基于所述扫描电子显微镜图像的灰度与预定阈值的比较。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，生成所述问题光罩图案所基于的原始光学邻近修正版图的模拟结果中不存在坏点。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原始光学邻近修正版图是对原始设计版图进行基于模型的光学邻近修正后得到的。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述模型的精度无法准确确定。

9.如权利要求1-8中的任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法是针对连接孔层的坏点失效分析。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述连接孔为接触孔。