CN106371291A - 用于消除因光罩随机错误而产生的晶圆坏点的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于消除因光罩随机错误而产生的晶圆坏点的方法。所述方法包括：确定晶圆上的坏点起因于光罩随机错误；标记包含所述坏点的区域所对应的光罩区域，并将所述光罩区域分别作为第一光罩的非曝光区域和第二光罩的仅曝光区域；曝光所述第一光罩的所述非曝光区域以外的区域；以及曝光所述第二光罩的仅曝光区域，其中所述第一光罩和所述第二光罩由电子束在相同条件下刻制而成，并且其中所述晶圆上的图案基于所述第一光罩上的图案而产生。本发明所提供的用于消除因光罩随机错误而产生的晶圆坏点的方法可以仅采用两个光罩进行两次曝光来有效移除因光罩随机错误而产生的晶圆坏点，不仅成本低而且效率高。
Description
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消除因光罩随机错误而产生的晶圆坏点(on-wafer weak point)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，这些坏点将对产品的良率造成不良影响。在这种情况下，坏点产生的根本原因很有可能是光罩制造过程中引入的光罩随机错误。然而，当坏点是因光罩随机错误而产生时，当前没有可以有效处理这些随机坏点的方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种用于消除因光罩随机错误而产生的晶圆坏点的方法。所述方法包括：确定晶圆上的坏点起因于光罩随机错误；标记包含所述坏点的区域所对应的光罩区域，并将所述光罩区域分别作为第一光罩的非曝光区域和第二光罩的仅曝光区域；曝光所述第一光罩的所述非曝光区域以外的区域；以及曝光所述第二光罩的仅曝光区域，其中所述第一光罩和所述第二光罩由电子束在相同条件下刻制而成，并且其中所述晶圆上的图案基于所述第一光罩上的图案而产生。
在本发明的一个实施例中，所述确定晶圆上的坏点起因于光罩随机错误进一步包括：获得所述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；将所述第一光学邻近修正版图合并到生成所述第一光罩上的图案所基于的原始光学邻近修正版图，并取代所述问题光罩图案所对应的原始版图图案，以形成新的光学邻近修正版图；以及对所述新的光学邻近修正版图实施光学邻近修正模拟，以确定所述坏点是否起因于光罩随机错误。
在本发明的一个实施例中，所述确定晶圆上的坏点起因于光罩随机错误进一步包括：获得所述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；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；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轮廓；以及基于比较结果确定所述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，所述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，所述光罩区域为边长大于光学模型中的光学直径的区域。
在本发明的一个实施例中，所述光罩区域的大小为1.8微米*1.8微米。
在本发明的一个实施例中，所述第一光罩和所述第二光罩具有不同的随机坏点。
本发明所提供的用于消除因光罩随机错误而产生的晶圆坏点的方法可以仅采用两个光罩进行两次曝光来有效移除因光罩随机错误而产生的晶圆坏点，不仅成本低而且效率高。
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消除因光罩随机错误而产生的晶圆坏点的方法的流程图；
图3示出了SEM图像转换为第一OPC版图的示意图；以及
图4示出了将问题光罩图案所对应的第一OPC版图合并到原始版图的示意图。
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(contact,CT)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光罩制造过程中引入的光罩随机错误。
当坏点是因光罩随机错误而产生时，通常的解决方案是准备多张相同的光罩，然后从这些光罩中选出良品率最高的光罩用于线上实际生产。这样的方法将造成其余光罩的浪费，不仅成本高而且效率低。
本发明提供一种用于消除因光罩随机错误而产生的晶圆坏点的方法，该方法可以仅采用由电子束在相同条件下刻制而成的两个光罩先后进行两次曝光来有效移除因光罩随机错误而产生的晶圆坏点，实现低成本高效率。
图2示出了根据本发明一个实施例的用于消除因光罩随机错误而产生的晶圆坏点的方法200的流程图。如图2所示，方法200包括以下步骤：
步骤201：确定晶圆上的坏点起因于光罩随机错误。可以首先确定晶圆上的坏点确实起因于光罩随机错误，以排除其他错误(例如OPC过程中出现的错误)的可能。
为了检查光罩随机错误，可以测量光罩关键尺寸(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随机错误。
根据本发明的一个实施例，在步骤201确定晶圆上的坏点起因于光罩随机错误可以进一步包括如下步骤：(a)获得坏点所对应的问题光罩图案的SEM图像；(b)将该SEM图像转换成第一OPC版图；(c)将第一OPC版图合并到生成第一光罩上的图案所基于的原始OPC版图，并取代问题光罩图案所对应的原始版图图案，以形成新的OPC版图；以及(d)对新的OPC版图实施OPC模拟，以确定坏点是否起因于光罩随机错误。
其中，在步骤(a)中，获得坏点所对应的问题光罩图案的SEM图像可以包括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。
在步骤(b)中，可以基于所获得的CD-SEM图像的灰度与预定阈值的比较来完成转换。图3以CT为例示出了SEM图像转换为第一OPC版图的示意图。在图3中，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。
在步骤(c)中，将第一OPC版图合并到生成第一光罩上的图案所基于的原始OPC版图，具体地，合并到问题光罩图案所对应的原始版图图案的位置处，取代该原始版图图案以形成新的OPC版图，该过程正如图4所示出的。
在步骤(d)中，对新的OPC版图实施OPC模拟，形成新的模拟轮廓，并将新的模拟轮廓的关键尺寸与原始模拟轮廓的关键尺寸进行比较，如果二者并不相同，则可以确定晶圆上的坏点确实是由于光罩随机错误而产生。这是因为，由于光罩制造机的误差(即光罩随机错误)，第一OPC版图和其对应的原始OPC版图图案将存在微小差别，该微小的差别可能会导致出现图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。
可替代地，根据本发明的另一个实施例，在步骤201确定晶圆上的坏点起因于光罩随机错误可以也进一步包括如下步骤：获得坏点所对应的问题光罩图案的SEM图像；将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；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生成问题光罩图案所基于的原始OPC版图的模拟轮廓；以及基于比较结果确定坏点是否起因于光罩错误。与包括步骤(a)-(d)的上述实施例相比，该实施例仅对出现问题的局部模拟轮廓进行比较。
总之，基于上述实施例，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确实在于光罩随机错误，将OPC过程中可能出现的错误与光罩随机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。
下面接着方法200的步骤202-204：
步骤202：标记包含坏点的区域所对应的光罩区域，并将光罩区域分别作为第一光罩的非曝光区域和第二光罩的仅曝光区域；
步骤203：曝光第一光罩的非曝光区域以外的区域；以及
步骤204：曝光第二光罩的仅曝光区域。
其中第一光罩和第二光罩由电子束在相同条件下刻制而成，并且其中晶圆上的图案基于第一光罩上的图案而产生。
在步骤202中，所标记的包含坏点的区域所对应的光罩区域不宜过大，其可以为边长大于光学模型中的光学直径(例如1.4微米)的区域。根据本发明的一个实施例，可以标记1.8微米*1.8微米的区域作为该光罩区域。
由于第一光罩和第二光罩都是由电子束在相同条件下刻制而成，因此，第一光罩和第二光罩实质上是相同的，但第一光罩和第二光罩可以具有的不同的随机坏点。换句话说，第一光罩的随机光罩错误不会出现在第二光罩中。那么，可以将第一光罩出现坏点的光罩区域标记为需要重新曝光的再曝光区域，将其作为第一光罩的非曝光区域和第二光罩的仅曝光区域。最后，对第一光罩上非曝光区域以外的区域曝光(必定不会产生坏点)，紧接着对第二光罩的仅曝光区域进行曝光，由于不会出现同样的随机坏点，因此也必定不会产生坏点，即消除了由于第一光罩的随机错误而产生的晶圆坏点。
因此，本发明所提供的用于消除因光罩随机错误而产生的晶圆坏点的方法可以仅采用两个光罩进行两次曝光来有效移除因光罩随机错误而产生的晶圆坏点，不仅成本低而且效率高。
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 (10)
1.一种用于消除因光罩随机错误而产生的晶圆坏点的方法，其特征在于，所述方法包括：
确定晶圆上的坏点起因于光罩随机错误；
标记包含所述坏点的区域所对应的光罩区域，并将所述光罩区域分别作为第一光罩的非曝光区域和第二光罩的仅曝光区域；
曝光所述第一光罩的所述非曝光区域以外的区域；以及
曝光所述第二光罩的仅曝光区域，
其中所述第一光罩和所述第二光罩由电子束在相同条件下刻制而成，并且其中所述晶圆上的图案基于所述第一光罩上的图案而产生。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定晶圆上的坏点起因于光罩随机错误进一步包括：
获得所述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；
将所述第一光学邻近修正版图合并到生成所述第一光罩上的图案所基于的原始光学邻近修正版图，并取代所述问题光罩图案所对应的原始版图图案，以形成新的光学邻近修正版图；以及
对所述新的光学邻近修正版图实施光学邻近修正模拟，以确定所述坏点是否起因于光罩随机错误。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定晶圆上的坏点起因于光罩随机错误进一步包括：
获得所述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；
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；
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轮廓；以及
基于比较结果确定所述坏点是否起因于光罩错误。
4.如权利要求2或3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4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2或3所述的方法，其特征在于，所述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2或3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1所述的方法，其特征在于，所述光罩区域为边长大于光学模型中的光学直径的区域。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述光罩区域的大小为1.8微米*1.8微米。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一光罩和所述第二光罩具有不同的随机坏点。
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