CN112015046B - 图形显影情况的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种图形显影情况的检测方法，包括：在测试光罩上放置测试图形组，测试图形包括主图形以及辅助图形；利用测试光罩进行光刻胶的曝光及显影；筛选出辅助图形被显影的测试图形和与其相邻的辅助图形未被显影的测试图形分别对应的图形化的光刻胶，并得到筛选出的所述图形化的光刻胶上端的实际CD值以及模拟CD值；根据所述模拟CD值与实际CD值的差值调整OPC模型参数，重新输出OPC模型；将重新输出的OPC模型添加到检测工具中，并采用所述检测工具对检测图形内的辅助图形的显影情况进行检测。上述方法能够提升对辅助图形显影情况检测的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种图形显影情况的检测方法。
背景技术
在半导体设计的版图中，密集（dense）图形与稀疏（ISO）图形的光刻工艺窗口（Process Window）一般是不一致的，适用于版图中的密集图形的曝光条件不一定适用于稀疏图形的曝光。因此，对于同时包含密集图形和稀疏图形的复杂版图而言，共同工艺窗口（Common Window）一般比较小，而辅助图形（Scatting Bar）的增加能够解决工艺窗口较小的技术难题。
插入辅助图形，是指在主图形周围放置辅助图形条，来提升主图形在光刻过程中的品质。插入辅助图形的好处主要有以下两点：一是可以改善轮廓线宽，改善光强对比，减小边放置误差(Edge Placement Error)；二是能很好地提高焦深，从而改善光刻工艺窗口。
但是，不合理的辅助图形（例如，位置或者宽度不合理）会使其在光刻的过程中被曝光及显影出来，从而影响整体版图的设计。因此，选取合适的方法检测辅助图形是否被显影是十分必要。
目前主要通过具有OPC模型的检测工具进行辅助图形是否被显影的检测，由于辅助图形的关键尺寸（CD）较小，无法直接测量到，所述OPC模型的阈值是根据其他图形（例如主图形）的CD值得到的。而CD值的测量方法一般为：利用具有测试图形（包括主图形和设置在所述主图形周围的辅助图形）的光罩进行光刻胶的曝光显影，以形成图形化的光刻胶，在光刻胶图形10%~50%的高度范围内测量CD值。由于辅助图形被曝光及显影的位置一般在光刻胶图形的顶端（70%~90%的高度），光刻胶图形上CD值的测量位置的形成环境（例如，光束的入射角、折射率等）与辅助图形被显影位置的形成环境是存在差异的，因此，以光刻胶图形10%~50%的高度范围内测量的CD值对应的光强值作为检测工具中的OPC模型的阈值，会降低检测工具对辅助图形是否被显影的检测准确性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种图形显影情况的检测方法，以提升对辅助图形显影情况检测的准确性。
为了实现上述目的以及其他相关目的，本发明提供一种图形显影情况的检测方法，包括：
在测试光罩上设置测试图形组，所述测试图形组包括至少两个测试图形，每个所述测试图形包括主图形以及设置在所述主图形周围的辅助图形，且同一所述测试图形组中的所述主图形宽度逐渐增大或者减小；
利用所述测试光罩进行光刻胶的曝光及显影，得到每个所述测试图形对应的图形化的光刻胶，并检测每个所述测试图形对应的光刻胶的显影情况；
筛选出所述辅助图形被显影的测试图形和与其相邻的所述辅助图形未被显影的测试图形分别对应的图形化的光刻胶，并测量筛选出的所述图形化的光刻胶上端的实际CD值；
将所述辅助图形被显影的测试图形和与其相邻的所述辅助图形未被显影的测试图形进行OPC模型的模拟，得到模拟CD值；
根据所述模拟CD值与所述实际CD值的差值调整OPC模型参数，重新输出OPC模型；
将重新输出的OPC模型添加到检测工具中，并采用所述检测工具对检测图形内的辅助图形的显影情况进行检测。
可选的，在所述的图形显影情况的检测方法中，所述图形化的光刻胶上端为所述光刻胶的图形高度的70%~90%。
可选的，在所述的图形显影情况的检测方法中，根据所述模拟CD值与所述实际CD值的差值调整OPC模型参数，重新输出OPC模型，具体包括：
当所述模拟CD值与实际CD值的差值超过限定值，调整OPC模型参数，并返回到将所述辅助图形被显影的测试图形和与其相邻的所述辅助图形未被显影的测试图形进行OPC模型的模拟的步骤；
当所述模拟CD值与所述实际CD值的差值未超过限定值，输出OPC模型。
可选的，在所述的图形显影情况的检测方法中，每个所述测试图形包括至少两个主图形，每个所述测试图形内的所述主图形之间的间距相等。
可选的，在所述的图形显影情况的检测方法中，所述主图形的宽度小于1μm。
可选的，在所述的图形显影情况的检测方法中，采用所述检测工具对所述检测图形内的所述辅助图形的显影情况进行检测的过程包括：
采用所述重新输出的OPC模型对所述检测图形进行模拟，得到所述检测图形的光强分布图；
通过所述光强分布图得到所述检测图形内的所述辅助图形处的最大光强值；
根据所述检测图形内的所述辅助图形处的最大光强值与所述重新输出的OPC模型的阈值比较结果，判断所述检测图形内的所述辅助图形是否被显影。
可选的，在所述的图形显影情况的检测方法中，所述检测图形内的所述辅助图形处的最大光强值超过所述重新输出的OPC模型的阈值，则判定所述检测图形内的所述辅助图形被显影；反之，则判定所述检测图形内的所述辅助图形未被显影。
可选的，在所述的图形显影情况的检测方法中，所述检测工具包括光刻规则检查工具。
可选的，在所述的图形显影情况的检测方法中，所述OPC模型参数包括聚焦平面参数。
可选的，在所述的图形显影情况的检测方法中，对筛选出的所述辅助图形未被显影的测试图形对应的图形化的光刻胶的实际CD值进行模拟计算得到光强值，所述光强值为所述重新输出的OPC模型的阈值。
本发明提供的图形显影情况的检测方法，通过测量辅助图形被显影的测试图形对应的图形化的光刻胶和与其相邻的辅助图形未被显影的测试图形对应的图形化的光刻胶上端的实际CD值，来调整OPC参数，重新输出OPC模型。由于实际CD值的测量位置为图形化的光刻胶上端，其位置与辅助图形被显影的位置接近，因此，采用实际CD值得到的OPC模型能够提升对辅助图形显影情况检测的准确性。
附图说明
图1是一种检测工具检测出的辅助图形未被显影的光强分布图；
图2是一种检测工具检测出的辅助图形被显影的光强分布图；
图3是本发明一实施例的图形显影情况的检测方法流程图；
图4是本发明一实施例的测试图形的结构示意图；
图5是本发明一实施例的测试图形组的结构示意图；
图6是图5中第四测试图形对应的图形化的光刻胶的扫描电镜图；
图7是图5中第五测试图形对应的图形化的光刻胶的扫描电镜图；
图8是本发明一实施例中图形化的光刻胶上CD值测量的示意图；
图1-2中，
101-主测试图形，102-辅助测试图形；
图3-8中
201-主图形，202-辅助图形；
211-第一测试图形、212-第二测试图形、213-第三测试图形、214-第四测试图形、215-第五测试图形、216-第六测试图形、217-第七测试图形、218-第八测试图形，220-图形化的光刻胶，2201-纹路。
具体实施方式
目前主要通过具有OPC模型的检测工具进行辅助图形是否被显影的检测，所述检测工具为光刻规则检查(Lithography Rule Check，LRC)工具，其可以利用OPC模型将测试图形中的不足之处检查出来。参阅图1和图2，通过具有OPC模型的检测工具对测试图形进行检测，所述测试图形包括主测试图形101和设置在主测试图形101两侧的辅助测试图形102，其中所述主测试图形101作为主图形，所述辅助测试图形102作为辅助图形。当检测到辅助测试图形102处的光强超过阈值Y1时（参阅图2），则判定所述辅助测试图形102在光刻的过程中会被显影出来。当所述辅助测试图形102处的光强未超过所述阈值Y1时（参阅图1），则判定所述辅助测试图形102在光刻的过程中不会被显影出来。图1和图2中的L1为辅助测试图形未被显影出来的测试图形的光强分布图，L2为辅助测试图形被显影出来的测试图形的光强分布图，图1和图2中的横坐标是指测试图形中各图形所在位置，纵坐标是指光强值，能从所述光强分布图中直接得出主测试图形101的光强分布情况和辅助测试图形102的光强分布情况。由于辅助测试图形102的CD值过小，现有的测量方法无法测量到，所述OPC模型的阈值Y1是根据其他图形（例如主测试图形101）的CD值得到的。而CD值的测量方法一般为：利用具有测试图形的光罩进行光刻胶的曝光及显影之后会形成图形化的光刻胶，在光刻胶图形10%~50%的高度范围内测量CD值。由于辅助测试图形102被显影的位置一般在光刻胶图形的顶端（70%~90%的高度），光刻胶图形上CD值的测量位置的形成环境与辅助测试图形102被显影的位置的形成环境是存在差异的，因此，以光刻胶图形10%~50%的高度范围内测量的CD值对应的光强阈值作为检测工具中的OPC模型的阈值，会降低检测工具对所述辅助测试图形102是否被显影的检测准确性。
为了提升对辅助图形是否被显影的检测的准确性和效率，本发明实施例提供了一种图形显影情况的检测方法。具体请参阅图3，图3为本发明一实施例的图形显影情况的检测方法的流程图。所述图形显影情况的检测方法包括：
步骤一：在测试光罩上设置测试图形组，所述测试图形组包括至少两个测试图形，每个所述测试图形包括主图形以及设置在所述主图形周围的辅助图形，且同一所述测试图形组中的所述主图形宽度逐渐增大或者减小；
步骤二：利用所述测试光罩进行光刻胶的曝光及显影，得到每个所述测试图形对应的图形化的光刻胶，并检测每个所述测试图形对应的光刻胶的显影情况；
步骤三：筛选出所述辅助图形被显影的测试图形和与其相邻的所述辅助图形未被显影的测试图形分别对应的图形化的光刻胶，并测量筛选出的所述图形化的光刻胶上端的实际CD值；
步骤四：将所述辅助图形被显影的测试图形和与其相邻的所述辅助图形未被显影的测试图形进行OPC模型的模拟，得到模拟CD值；
步骤五：根据所述模拟CD值与所述实际CD值的差值调整OPC模型参数，重新输出OPC模型；
步骤六：将所述重新输出的OPC模型添加到检测工具中，并采用所述检测工具对检测图形内的辅助图形的显影情况进行检测。
以下结合附图4-8和具体实施例对本发明实施例提出的图形显影情况的检测方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
在步骤一中，在测试光罩上设置测试图形组，所述测试图形组包括的测试图形的数目至少为两个。参阅图4，每个所述测试图形包括主图形201以及设置在所述主图形周围的辅助图形202。每个所述测试图形包括至少一个主图形201，优选的，所述测试图形包括至少两个主图形201，每个所述测试图形内的主图形201之间的间距S相等，更优选的，所有测试图形内的主图形201之间的间距S相等。所述测试图形内的主图形201的宽度W小于1μm，所述辅助图形宽度小于主图形的宽度。
同一所述测试图形组中，所述测试图形内的主图形201的宽度W逐渐增大或者减小。不同测试图形内的主图形的数目可以相同，也可以不同。例如，图5中示出了测试图形组中包括8个测试图形，分别为第一测试图形211、第二测试图形212、第三测试图形213、第四测试图形214、第五测试图形215、第六测试图形216、第七测试图形217、第八测试图形218，且从测试光罩一端开始测试图形内的主图形201的宽度逐渐增加，即，第一测试图形211内的主图形的宽度至第八测试图形218内的主图形的宽度逐渐增大。可以理解的是，具体实施时，测试图形组中的测试图形数量不限于8个，也可以包括7个以下或9个以上的测试图形。
在步骤二中，利用所述测试光罩进行光刻胶的曝光及显影，得到每个所述测试图形对应的图形化的光刻胶，并检测每个所述测试图形在光刻胶上的显影情况。利用已建好的对应的光刻工艺条件下，以所述测试光罩为掩膜进行光刻胶的曝光显影，将所述测试光罩上的测试图形转移到光刻胶上。通过扫描电子显微镜等一些常规的技术手段，查看光刻胶的显影情况，例如，通过关键尺寸扫描电子显微镜 (Critical Dimension ElectronicMicroscope ,CDSEM)检测宽度W逐渐增大或者逐渐减小的测试图形在光刻胶上的显影情况。
在步骤三中，筛选出辅助图形被显影的测试图形和与其相邻的辅助图形未被显影的测试图形分别对应的图形化的光刻胶。例如，图5中，第四测试图形214为辅助图形未被显影的测试图形，所述第五测试图形215为辅助图形被显影的测试图形，筛选出第四测试图形214和第五测试图形215对应的图形化的光刻胶。参阅图6和图7，其为第四测试图形对应的图形化的光刻胶220的扫描电镜图，可以发现，图6中光刻胶上辅助图形所对应的区域是均匀的，因此，辅助图形并未在光刻胶上显影出来。图7为第五测试图对应的图形化的光刻胶220的扫描电镜图，而图7中光刻胶上辅助图形所对应的区域形成有白色的纹路2201，其表示辅助图形被显影出来。
筛选出辅助图形被显影的测试图形和与其相邻的辅助图形未被显影的测试图形分别对应的图形化的光刻胶之后，测量筛选出的所述图形化的光刻胶上端的实际CD值。所述的测量设备优选为关键尺寸扫描电子显微镜。参阅图8，传统的CD值D1测量位置一般为光刻胶图形的中间偏底端，例如光刻胶图形10%~50%的高度范围内，而本实施例的实际CD值D2测量的位置为光刻胶图形的顶端，例如光刻胶图案上h1范围内，h1包括光刻胶图形70%~90%的高度范围。所述辅助图形在光刻胶上显影出来的位置容易出现在光刻胶图形70%~90%的高度范围。光刻胶图形的顶端和底端的形成环境是不同的，例如光束的入射角以及折射率等，而本实施例的实际CD值的测量位置与辅助图形被显影的位置比较接近，该实际CD值对应的的位置的形成环境也与辅助图形被显影的位置的形成环境相近，因此测量光刻胶图形顶端的CD值会有助于提高检测工具对辅助图形是否被显影的检测准确性。
在步骤四中，将所述辅助图形被显影的测试图形和与其相邻的辅助图形未被显影的测试图形进行OPC模型的模拟，得到模拟CD值。利用对应的光刻工艺条件下的OPC模型进行模拟得到对应测试图形的模拟CD值。
所述OPC模型的建立过程一般包括：
首先，设计测试版图，并根据所述测试版图制作测试掩膜版；
然后，采用所述测试掩膜版对晶圆进行光刻，在晶圆上形成实际图形，并获得所述实际图形的晶圆数据；
其次，根据所述晶圆数据建立传统OPC模型；
下一步，对测试版图进行OPC处理，获取模拟数据；
最后，对OPC模型进行验证，验证通过即输出OPC模型，验证不通过，则根据晶圆数据重新建立OPC模型。
本发明除了根据晶圆数据建立传统OPC模型之外，还可以通过仿真软件模拟所述测试图形获得所述测试图形的仿真数据，并根据所述晶圆数据和仿真数据建立传统OPC模型。所述仿真软件例如为proteus软件，通过proteus软件可以根据所述测试版图快速获得所述测试版图上所有图形结构的仿真数据。所述仿真数据的获取将光学近似效应(OPE)所造成的图形失真考虑进去，通过软件模拟OPE造成的图形失真，使获得仿真数据与转移在所述晶圆上的实际图形上的晶圆数据尽可能相近。在本发明其他实施例中也可以直接根据仿真数据建立OPC模型。本领域普通技术人员根据上述介绍可以知晓如何通过仿真软件模拟测试图形获得测试图形的仿真数据，在此不再赘述。
将所述仿真数据和所述晶圆数据进行拟合，采用拟合后的仿真数据建立OPC模型。所述仿真数据和所述晶圆数据进行拟合的过程例如是包括如下步骤：首先，对所述实际图形的晶圆数据和与所述实际图形相对应的测试图形的仿真数据进行比较，获得数据偏差；以及，基于所述数据偏差修正所述测试图形的仿真数据。
在步骤五中，根据所述模拟CD值与实际CD值的差值调整OPC模型参数，重新输出OPC模型，具体为：当所述模拟CD值与实际CD值的差值未超过限定值，不需要进行OPC模型参数的调整，直接输出OPC模型；当所述模拟CD值与实际CD值的差值超过限定值，调整OPC模型参数，并返回到步骤四，然后依次循环直至所述模拟CD值与实际CD值的差值未超过限定值，重新输出OPC模型。所述OPC模型参数包括聚焦平面参数，例如，调整焦距。当然也可以包括其他能够调整输出的模拟CD值的其他软件参数。所述重新输出的OPC模型的阈值为：对筛选出的所述辅助图形未被显影的测试图形对应的图形化的光刻胶的实际CD值进行模拟计算得到光强值。
在步骤六中，将重新输出的OPC模型添加到检测工具中，并采用所述检测工具对检测图形内的辅助图形的显影情况进行检测。所述检测工具优选为光刻规则检查(Lithography Rule Check，LRC)。用于所述光刻规则检查的设备的种类和型号繁多，例如新思科技的SIVL平台，在此不做赘述。所述光刻规则检查可以利用重新输出的OPC模型将检测图形中的不足之处检查出来，例如，辅助图形在晶圆上被显影出来。
光刻规则检查中输入待测试图形和重新输出的OPC模型，并用所述OPC模型去模拟检测图形，得到所述检测图形的强度分布图。可以通过所述强度分布图得到所述辅助图形处的最大光强值，并根据所述辅助图形处的最大光强值与所述重新输出的OPC模型的阈值比较结果，检测所述检测图形的辅助图形是否出现显影。所述光刻规则检查还可以设置有分析系统，可以对最终的数据进行过滤、排序、查询以及生成报表的功能，使用者在检查完后，很快就能了解错误的类型和分布。例如，当所述辅助图形处的最大光强值超过所述阈值，则所述辅助图形出现显影，该检测图形会被标记出来，并存入所述光刻规则检查的数据库中，最终会呈现出辅助图形被显影的结果；当所述辅助图形处的最大光强值未超过所述阈值，则所述辅助图形未被显影，所述光刻规则检查最终会呈现出辅助图形未被显影的结果。
光刻规则检查步骤的嵌入，能够在当前的制程条件下使最终的晶圆结果吻合设计者的要求。布局中没有被设计规则检查出来的潜在问题就能在掩膜版生产之前找出来，得到及时解决。因此，在工艺变化导致辅助图形对光刻的负面影响，通过光刻规则检查可以避免辅助图形显影出的现象发生。
综上可见，本发明提供的图形显影情况的检测方法，通过测量所述辅助图形被显影的测试图形对应的图形化的光刻胶和与其相邻的辅助图形未被显影的测试图形对应的图形化的光刻胶上端的实际CD值，来调整OPC参数，重新输出OPC模型。由于实际CD值的测量位置为图形化的光刻胶上端，其位置与辅助图形被显影的位置接近，因此，采用实际CD值得到的OPC模型能够提升对辅助图形是否被显影的检测准确性。而且采用较少的CD值得到OPC模型并用于检测辅助图形是否被显影，提升了检测辅助图形是否被显影的检测效率。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，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。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。
而且还应该理解的是，本发明并不限于此处描述的特定的方法、化合物、材料、制造技术、用法和应用，它们可以变化。还应该理解的是，此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例，而不是用来限制本发明的范围。必须注意的是，此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”、“一种”以及“该”包括复数基准，除非上下文明确表示相反意思。因此，例如，对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或多个步骤或装置的引述，并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。因此，词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义，而不是逻辑“异或” 的定义，除非上下文明确表示相反意思。此处描述的结构将被理解为还引述该结构的功能等效物。可被解释为近似的语言应该被那样理解，除非上下文明确表示相反意思。
Claims (9)
1.一种图形显影情况的检测方法，其特征在于，包括：
在测试光罩上设置测试图形组，所述测试图形组包括至少两个测试图形，每个所述测试图形包括主图形以及设置在所述主图形周围的辅助图形，且同一所述测试图形组中的所述主图形宽度逐渐增大或者减小；
利用所述测试光罩进行光刻胶的曝光及显影，得到每个所述测试图形对应的图形化的光刻胶，并检测每个所述测试图形对应的光刻胶的显影情况；
筛选出所述辅助图形被显影的测试图形和与其相邻的所述辅助图形未被显影的测试图形分别对应的图形化的光刻胶，并测量筛选出的所述图形化的光刻胶上端的实际CD值，所述图形化的光刻胶上端为所述光刻胶的图形高度的70%~90%；
将所述辅助图形被显影的测试图形和与其相邻的所述辅助图形未被显影的测试图形进行OPC模型的模拟，得到模拟CD值；
根据所述模拟CD值与所述实际CD值的差值调整OPC模型参数，重新输出OPC模型；
将重新输出的OPC模型添加到检测工具中，并采用所述检测工具对检测图形内的辅助图形的显影情况进行检测。
2.如权利要求1所述的图形显影情况的检测方法，其特征在于，根据所述模拟CD值与所述实际CD值的差值调整OPC模型参数，重新输出OPC模型，具体包括：
当所述模拟CD值与所述实际CD值的差值超过限定值，调整OPC模型参数，并返回到将所述辅助图形被显影的测试图形和与其相邻的所述辅助图形未被显影的测试图形进行OPC模型的模拟的步骤；
当所述模拟CD值与所述实际CD值的差值未超过限定值，输出OPC模型。
3.如权利要求1所述的图形显影情况的检测方法，其特征在于，每个所述测试图形包括至少两个主图形，每个所述测试图形内部的任意相邻的两个主图形之间的间距相等。
4.如权利要求1所述的图形显影情况的检测方法，其特征在于，所述主图形的宽度小于1μm。
5.如权利要求1所述的图形显影情况的检测方法，其特征在于，采用所述检测工具对所述检测图形内的所述辅助图形的显影情况进行检测的过程包括：
采用所述重新输出的OPC模型对所述检测图形进行模拟，得到所述检测图形的光强分布图；
通过所述光强分布图得到所述检测图形内的所述辅助图形处的最大光强值；
根据所述检测图形内的所述辅助图形处的最大光强值与所述重新输出的OPC模型的阈值比较结果，判断所述检测图形内的所述辅助图形是否被显影。
6.如权利要求5所述的图形显影情况的检测方法，其特征在于，所述检测图形内的所述辅助图形处的最大光强值超过所述重新输出的OPC模型的阈值，则判定所述检测图形内的所述辅助图形被显影；反之，则判定所述检测图形内的所述辅助图形未被显影。
7.如权利要求1所述的图形显影情况的检测方法，其特征在于，所述检测工具包括光刻规则检查工具。
8.如权利要求1所述的图形显影情况的检测方法，其特征在于，所述OPC模型参数包括聚焦平面参数。
9.如权利要求1所述的图形显影情况的检测方法，其特征在于，对筛选出的所述辅助图形未被显影的测试图形对应的图形化的光刻胶的实际CD值进行模拟计算得到光强值，所述光强值为所述重新输出的OPC模型的阈值。
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